Bewegung geladener Teilchen in einem hochionisierten Plasma

Eine kürzlich eingeführte Methode, die dimensionale Fortsetzung verwendet, wird verwendet, um die Energieverlustrate für ein nicht-relativistisches Teilchen zu berechnen, das sich durch ein hochionisiertes Plasma bewegt. Die Ladung, Masse oder Geschwindigkeit dieses Teilchens wird nicht eingeschränkt. Es wird jedoch angenommen, dass das Plasma nicht stark in dem Sinne gekoppelt ist, dass der dimensionslose Plasmakopplungsparameter g = e2kD/4nT klein ist, wobei kD die Debye-Wellenzahl des Plasmas ist. In dieser Kopplung hat dE/dx die generische Form g2ln. Der genaue numerische Koeffizient vor dem Logarithmus ist bekannt. Wir berechnen die Konstante C unter dem Logarithmus genau für beliebige Teilchengeschwindigkeiten. Unsere genauen Ergebnisse weichen von den in der Literatur angegebenen Näherungswerten ab. Die Unterschiede liegen im Bereich von 20% für Fälle, die für Inertial-Confinement-Fusionsexperimente relevant sind. Das gleiche Verfahren wird auch verwendet, um die Impulsverlustrate für ein Projektil zu berechnen, das sich in einem Plasma bewegt, und die Geschwindigkeit, mit der zwei Plasmen bei unterschiedlichen Temperaturen in ein thermisches Gleichgewicht kommen. Auch diese Berechnungen werden genau in der oben angegebenen Reihenfolge durchgeführt. Die Verlustraten von Energie und Impuls definieren eindeutig eine Fokker-Planck-Gleichung, die die Teilchenbewegung im Plasma beschreibt. Die so ermittelten Koeffizienten sind also wohldefiniert, enthalten keine willkürlichen Parameter oder Cutoffs und sind in der beschriebenen Ordnung genau. Diese Fokker-Planck-Gleichung beschreibt die Streuung — die Ausbreitung in der Längsposition einer Gruppe von Partikeln mit einer gemeinsamen Anfangsgeschwindigkeit und Position — und die Querdiffusion eines Teilchenstrahls. Es sollte betont werden, dass es sich bei unserer Arbeit nicht um ein Modell handelt, sondern um eine genau definierte Bewertung der führenden Terme in einer genau definierten Störungstheorie.

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