کتاب اثر تغییرات بار غبار بر انتشار امواج در پلاسمای غباری

معرفی کتاب اثر تغییرات بار غبار بر انتشار امواج در پلاسمای غباری

کتاب اثر تغییرات بار غبار بر انتشار امواج در پلاسمای غباری نوشته دکتر نوشین پیش بین عضو هیئت علمی پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای ایران می باشد. در شرایطی که توابع موج ذرات مختلف به‌طور قابل توجهی همپوشانی داشته باشند، برای شرح سیستم باید از مفاهیم مکانیک کوانتومی استفاده کرد. این حالت بیشتر در پلاسماهای چگال با دمای پایین رخ می‌دهدکه در آن‌ها شرط  برقرار است. در سیستم‌های کوانتومی اثراتی مانند فشار کوانتومی در دمای صفر درجه و نیروهای کوانتومی ناشی از پتانسیل بوهم، دینامیک پلاسما را تغییر می‌دهند. علاوه‌براین، حضور ذرات غبار منجر به تغییر شرط شبه خنثایی بار تعادلی شده و امکان انتشار امواج صوتی با فرکانسی از مرتبه‌ی فرکانس نوسانات یون‌های سرد کلاسیکی و سرعت فاز بسیار کوچک‌تر از سرعت فرمی الکترون‌ها و پوزیترون‌ها و بسیار بزرگ‌تر از سرعت حرارتی یون‌ها و ذرات غبار را فراهم می‌سازد.

در این پژوهش با در نظر گرفتن اثر تغییر بار ذرات غبار در پلاسمای مدل و استفاده از معادلات کوانتوم هیدرودینامیک (QHD)، انشار امواج غیر خطی شامل امواج سالیتون و ضربه در یک پلاسمای کوانتومی چهار مؤلفه‌ای شامل الکترون‌ها و پوزیترون‌های کوانتومی و بدون اینرسی، یون‌های سرد و کلاسیکی و ذرات غبار ساکن با بار منفی و متغیر مورد بررسی قرار گرفته است.

به این منظور با بکارگیری رهیافت حرکت مداری مقید (OLM)، جریان باردار شدن ذرات غبار توسط دیگر ذرات پلاسما محاسبه شده است؛ که در آن برای محاسبه‌ی جریان ناشی از ذرات کلاسیکی و کوانتومی به ترتیب از توابع توزیع ماکسول- بولتزمن و فرمی دیراک استفاده شده است.

در ادامه، با بکارگیری روش اختلال کاهشی در محیطی عاری از عامل اتلافی ویسکوزیته‌ی بین یون‌ها، معادله‌ی KdV استخراج شده که منجر به پیدایش امواج سالیتونی متراکم و رقیق می‌شود. در حالی که با در نظر گرفتن عامل ویسکوزیته، معادله‌ی KdV-B و با معادله‌ی برگرز حاصل شده که منجر به پیدایش امواج ضربه‌ی یکنوا و نوسانی خواهد شد. در انتها، اثر پارامتر پتانسیل شیمیایی (μ)، چگالی ذرات غبار (d) و پارامتر پراش کوانتومی (H) بر ساختار این امواج غیر خطی مورد بررسی قرار گرفته است.

در ادامه‌ی پژوهش‌های انجام شده در زمینه‌ی پلاسماهای کوانتومی، در اثر تغییرات بار غبار بر انتشار امواج در پلاسمای غباری برآنیم تا انتشار غیر خطی امواج غبار- یون صوت را در یک پلاسمای کوانتومی چهار مؤلفه‌ای متشکل از الکترون‌ها و پوزیترون‌های کوانتومی و فاقد اینرسی، یون‌های سرد و غیر کوانتومی و ذرات غبار ساکن با بار منفی مورد بررسی قرار دهیم.

بدین منظور، ابتدا در فصل دوم مفاهیم بنیادی پلاسماهای کوانتومی را بیان می‌کنیم و مدل‌های ریاضی مناسب برای توصیف پلاسماهای کوانتومی را به اختصار شرح می‌دهیم. در ادامه به معرفی امواج غیرخطی سالیتون و ضربه در محیط پلاسما می‌پردازیم. در فصل سوم حضور ذرات غبار در پلاسما را مد نظر قرار می‌دهیم و با شرح مشخصه‌های پلاسمای غباری به توصیف این پلاسما می‎پردازیم. در فصل چهارم با بکارگیری مدل کوانتوم هیدرودینامیک، انتشار امواج سالیتونی و ضربه­ی غبار- یون صوت را در پلاسماهای کوانتومی مورد بررسی قرار می‌دهیم. در این بررسی زمان باردار شدن ذرات غبار بیشتر از زمان مشخصه‌ی امواج غبار- یون صوت در نظر گرفته شده است، به طوری که افت و خیز بار ذرات غبار اثر قابل ملاحظه‌ای بر مدهای این امواج نخواهند داشت و بنابراین بار ذرات غبار ثابت فرض شده است.

در نهایت  در فصل پنجم که هدف اصلی کتاب است، شرایط واقعی‎تری که در آن بار ذرات غبار متغیر است، اعمال شده و نتایج تأثیر تغییرات بار ذرات غبار و نیز استفاده از تابع توزیع فرمی دیراک برای ذرات کوانتومی بر نحوه‎ی شکل‎گیری و انتشار امواج غیرخطی در پلاسما مورد مطالعه قرار گرفته است.