超冷中性强耦合等离子体中集体行为的理论和数值模拟研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
11175227
项目类别：
面上项目
资助金额：
60.0万
负责人：
陆荣华
依托单位：
中国科学院上海光学精密机械研究所
学科分类：
A2901.等离子体基本过程与特性
结题年份：
2015
批准年份：
2011
项目状态：
已结题
起止时间：
2012-01-01 至2015-12-31

项目参与者：
郭丽；陈健健；陈明亮；朱东科；陆明海；
关键词：
集体行为超冷中性等离子体强耦合

项目摘要

超冷中性等离子体是随着激光冷却技术的发展而出现的一类新的等离子体，它的出现拓展了等离子体的研究领域。由于它是在低密度下实现的强耦合等离子体，因而其特征时间尺度较大，从而可以"化快为慢"研究强耦合等离子体，另外，得益于激光技术的发展，其参数可以比较精确的控制，因而它是现有强耦合等离子体研究平台的优秀的必不可少的补充。对这一类等离子体，目前关于集体行为研究的很少，而关于强耦合对超冷中性等离子体集体行为影响的研究，更是空白。我们打算在数值模拟中，通过密度调制激发并分析超冷中性等离子体中的集体行为，调整参数，探索强耦合对集体作用的影响。这项研究不管是对等离子体基础物理，还是对天体演化、离子束电子束的产生以及ICF等离子体中与强耦合相关的具体问题都有重要的意义。

结项摘要

超冷中性等离子体是随着激光冷却技术的发展而出现的一类新的等离子体，它的出现拓展了等离子体的研究领域。由于它是在低密度下实现的强耦合等离子体，因而其特征时间尺度较大，从而可以“化快为慢”研究强耦合等离子体，另外，得益于激光技术的发展，其参数可以比较精确的控制，因而它是现有强耦合等离子体研究平台的优秀的必不可少的补充。对其的研究不管是对等离子体基础物理，还是对天体演化、离子束电子束的产生以及ICF等离子体中与强耦合相关的具体问题都有重要的意义。我们重构三维球形径向密度高斯分布的电子等离子体振荡的推导，来探索超冷等离子体这种特别的密度分布对电子等离子体振荡的影响,分析了TD模式共振的情况，分析表明，由于严重依赖边界的选择，从该模式得到电子温度密度信息有较大的误差;我们从粒子相关函数（pair correlation）出发，重新推导了离子耦合系数，并首次给出超冷强耦合等离子体的耦合系数时空演化;我们模拟中发现，超冷等离子体中出现了一定程度的正负电荷分离现象。我们的研究表明电荷分离会造成等离子体外侧的电子冷却加速，我们推翻了原有的电子全局热化的假设，并首次给出了电子温度的径向分布。另外，根据实际情况，我们增加了与实验结合的部分内容。与大连化学物理研究所合作，结合实验，为超冷分子等离子体扩散进行数值模拟，探索了库伦爆炸时等离子体云的行为，并意外发现正负离子体系的超冷等离子体，扩展了超冷等离子体的研究范围。