Ideal gas behavior of a strongly-coupled complex (dusty) plasma
在实验室中，二维复杂（尘埃）等离子体由低密度电离气体组成，其中含有Yukawa耦合塑料微球的受限悬浮液。对于初始晶体状的形式，我们报告理想气体的行为，在这个强耦合系统在冲击波实验。这一证据支持使用理想气体定律作为软晶体的状态方程，例如由尘埃等离子体形成的软晶体。
2013-07-02 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Configurational temperature in dusty plasmas
尘埃等离子体中尘埃系综的温度是尘埃等离子体最基本的性质之一。在这里，我们提出的实验中使用的组态温度作为尘埃等离子体的温度分析。使用粒子相互作用的模型，构型温度使我们能够从粒子位置的测量来确定尘埃系综的温度，而不是粒子速度。的基本概念将被提出，该技术被应用到二维有限集群以及三维数据从一个扩展的尘埃云。此外，构型温度可用于从与标准动力学温度的比较中导出粒子电荷和屏蔽长度。
2020-01-27 physics.plasm-ph
A Simple Method to Measure the Interaction Potential of Dielectric Grains in a Dusty Plasma
介绍了一种简单的微扰方法，该方法提供了实验测量两个单独的尘埃粒子之间的径向约束势和相互作用势的能力，悬浮在鞘层的射频（RF）氩放电。在这种技术中，单个尘埃粒子落入等离子体鞘中，与已经位于系统平衡点的第二个单独的尘埃粒子相互作用，而不会引入任何外部扰动。使用采用多项式拟合粒子位移X（t）的方法分析所得数据，以减少计算中的不确定性。采用这种技术，水平约束被证明是抛物线在很宽的范围内的压力和位移的平衡点。的相互作用势也被测量和显示是很好地描述了一个屏蔽库仑势，并随着压力的增加而减少。最后，计算了颗粒上的电荷和有效的粉尘筛分距离。它是第一次实验表明，在一个RF等离子体鞘层中的粒子上的电荷随压力的增加而减少，与理论预测一致。筛选距离也如预期的那样随着压力的增加而减小。该技术可用于尘埃等离子体中粒子参数的快速测定。
2010-08-19 physics.plasm-ph
Screening of a test charge in a free-electron gas at warm dense matter and dense non-ideal plasma conditions
利用线性响应理论和局域场修正，基于从头算量子蒙特卡罗模拟数据，研究了在热稠密物质和稠密等离子体条件下部分简并非理想自由电子对试探电荷的屏蔽作用.通过与无规相位近似和Singwi-Tosi-Land-Sjölander近似的比较，对所得结果进行了分析。长波长近似的描述屏蔽的适用性进行了研究。讨论了电子交换关联效应对结构性质的影响以及线性响应理论中屏蔽势对离子动力学模拟的适用性。
2020-09-19 physics.plasm-ph
Molecular dynamics study of crystal formation and structural phase transition in Yukawa system for dusty plasma medium
利用分子动力学模拟研究了尘埃等离子体介质中由尘埃与Yukawa相互作用描述的层状晶体的形成。多层结构被示出为在沿^ z方向的组合重力和外部电场力（在实验中表示鞘场）的存在下形成。详细研究了晶体层形成的数量、它们的宽度等的依赖性，基于各种系统参数（即，外场分布和汤川相互作用的屏蔽长度）进行了分析。本文详细地研究了晶体双层膜的结构性质，用对关联函数和Voronoi图确定了它们的结构。已经表明，结晶层经历从六方（通常也称为三角形）到正方形晶格配置的结构相变。在模拟中观察到了从六方到正方（和菱形）结构的重入相变。
2018-12-13 physics.plasm-ph
Ionization equation of state for the dusty plasma including the effect of ion--atom collisions
提出了微重力条件下低压气体放电中尘埃粒子云的电离状态方程。IEOS涉及尘埃等离子体带电成分的特定参数对。它是基于修改后的碰撞增强收集模型适应的维格纳-塞茨细胞模型的尘埃云。该模型考虑了离子-原子碰撞对尘埃粒子离子流的影响，并假设离子-粒子相互作用的屏蔽长度与Wigner-Seitz盒的半径具有相同的数量级。包括的效果导致一个显着减少的粒子电荷相比，以前开发的IEOS的基础上的轨道运动有限的模型。假设尘埃等离子体的Havnes参数是中等的，可以再现实验中测得的尘埃粒子数密度，特别是它对气体压力的依赖性。虽然IEOS不包括拟合参数，但它可以在很宽的尘埃等离子体参数范围内保证令人满意的精度。基于改进的IEOS，推导出了尘埃等离子体中双尘埃等离子体通道形成的阈值关系。
2019-06-12 physics.plasm-ph
Observation of the Korteweg-de Vries soliton in molecular dynamics simulations of a dusty plasma medium
利用分子动力学（MD）模拟研究了尘埃等离子体介质中KdV孤子的激发和演化.尘埃等离子体介质被建模为通过汤川势相互作用的尘埃粒子的集合，该势考虑了由于较轻的电子和离子种类而导致的尘埃电荷屏蔽。本文研究了这种被屏蔽的尘埃粒子对外加电场脉冲的集体响应。观察到一个扰动的正密度脉冲的激励沿一个方向传播，同时在相反方向上观察到一列负扰动的稀疏密度振荡的训练。这些观测结果与KdV方程控制的演化一致。详细研究了（a）所观察到的脉冲的幅度与宽度的变化，（b）在它们之间的碰撞相互作用之后，完整的单独脉冲的出现以及相关的相移，等等，最终将模拟中观察到的正脉冲定性为KdV孤子。研究还发现，随着电场脉冲强度的增加，多孤子结构被激发。多孤子的激发与Boruah等人最近报道的尘埃等离子体的实验观察相似[Phys. Plasmas 23，093704（2016）]。研究了耦合参数对孤子脉冲的影响，结果表明，随着耦合参数的增大，孤子脉冲的幅度增大，而脉冲宽度减小。
2017-03-30 physics.plasm-ph
Ring structural transitions in strongly coupled dusty plasmas
本文通过数值模拟研究了强耦合尘埃等离子体在环形势阱中从环单层到圆柱壳层的结构转变，揭示了转变的可逆性、迟滞现象及锯齿不稳定性，并给出了形成额外环的条件及其在尘埃等离子体实验中的应用前景。
2023-02-17 physics.plasm-ph
Ion sphere model for Yukawa systems (dusty plasmas)
应用离子球模型（ISM），众所周知的背景下的单组分等离子体，估计模型汤川系统的热力学性质进行了讨论。结果表明，ISM近似提供了相当好的估计的内能的强耦合Yukawa系统，在流体和固体相。导出了超压和等温压缩性的简单表达式，这对于强耦合尘埃等离子体中的波动现象特别有用。它还表明，在政权的强屏蔽相邻粒子的相互作用的一个简单的考虑就足以获得相当准确的估计汤川系统的热力学性质。
2014-12-12 cond-mat.soft physics.plasm-ph
On the Klimontovich description of complex (dusty) plasmas
详细讨论了复杂（尘埃）等离子体的精确微观统计描述所涉及的许多理想化。两个流行的方法在克利蒙托维奇描述尘埃等离子体的教学方式进行审查。连续相空间近似的介绍，其中更严格的处理应该崩溃的更启发式的处理。等离子体Klimontovich方程被证明是相同的，但有显着的差异，尘埃Klimontovich方程的起源进行了深入的分析。
2022-11-28 cond-mat.stat-mech physics.plasm-ph
Nonlinear Debye screening in strongly-coupled plasmas
等离子体的一个普遍存在的性质是静电势的德拜屏蔽。德拜屏蔽的重要方面，特别是在强耦合等离子体中发生的非线性电荷屏蔽效应的研究，这意味着德拜-休克尔势的有效电荷减少。这些效应在以高Z粒子为特征的尘埃等离子体中特别相关。这些粒子的有效相互作用的调查引起了人们的兴趣，特别是在最近几年的数值模拟。在这项工作中，我们打算分析的德拜屏蔽的传统数学模型的一致性。特别地，我们打算证明DH模型中涉及的三维Poisson方程不允许强解。为此，提出了一种修改的模型，该模型考虑了局部等离子体鞘层的影响（即，靠近测试粒子的局部区域，其中等离子体必须被认为是离散的）。基本后果的模型进行了讨论，其中涉及的弱耦合和强耦合等离子体确定的解决方案的渐近性质。作为应用，研究了强耦合等离子体中的电荷屏蔽效应，并确定了渐近DH势的有效电荷的显式表达式。
2006-11-15 physics.plasm-ph
Modified Bridgman formula for the thermal conductivity of complex (dusty) plasma fluids
针对Bridgman公式无法适用于强耦合等离子体流体的问题，提出将热导率系数与横向声速关联的修正公式，并在Yukawa流体中验证了其有效性。
2024-09-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.plasm-ph
The Generalized Nonlinear Ohm's Law: How a Strong Electric Field Influences Non-ideal MHD Effects in Dusty Protoplanetary Disks
原行星盘的磁流体动力学（MHD）受到盘内气体电离率低的非理想MHD效应的强烈影响。由气体运动引起的强电场可以加热电离的气体粒子，从而可以影响盘中的电离平衡。我们以前的研究表明，在尘埃原行星盘中，欧姆电导率随着电场强度的增加而减小，直到盘气体发生电击穿。在这项研究中，我们将我们以前的工作扩展到更一般的情况下，电场和磁场影响等离子体粒子的运动，使我们能够研究等离子体加热对所有非理想MHD效应的影响：欧姆，霍尔和双极扩散。我们发现，即使在存在磁场的情况下，我们先前推导出的电流的上限也适用。虽然霍尔和双极电阻率可以随电场强度而增加或减少，这取决于带电尘埃颗粒的丰度，但欧姆电阻率总是随电场强度而增加。一个数量级的估计表明，原行星盘内部气体运动产生的大规模电流可能超过上限。这意味着内盘的MHD运动，例如由霍尔剪切不稳定性驱动的运动，可能被抑制或触发电击穿（闪电放电）。这可能对原行星盘内部的气体吸积和球粒形成具有重要意义。
2019-05-08 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
The new model method of the electrostatic screening describing: three-component system of the 'closed' type
在本工作中，在发现等离子体中带电粒子的平均势能的问题中，基于对一些特殊附加条件的考虑或缺乏对物理系统（电解质、尘埃等离子体、等离子体）的分类。这里所考虑的系统，以及其他在附加条件下被描述的系统，被视为“封闭”型系统，而那些条件完全被忽略的系统，则被视为“开放”型系统。在我们以前的调查中，一个和两个组件系统进行了检查。本文首次选择了具有两种不同正电荷离子的完全电离电子-离子等离子体作为研究对象，其中包括非理想性较高的等离子体。对于这样的等离子体，一个新的描述静电屏蔽的自洽模型方法被发展，它包括了所有必要的附加条件。通过这种方法，诸如电子-离子和离子-离子关联等极其重要的现象被包括在所使用的模型中。所考虑的等离子体在一个广泛的区域的电子密度和温度的特性进行了计算。所有得到的结果，包括与系统的“开放”型的比较进行了具体讨论。
2017-03-22 physics.plasm-ph
Revealing the supercritical dynamics of dusty plasmas and their liquid-like to gas-like dynamical crossover
尘埃等离子体是研究强耦合系统集体动力学的一个强有力的平台，它与凝聚态物理有着重要的跨学科联系。由于尘埃粒子之间的Yukawa排斥相互作用，尘埃等离子体不显示传统的液体-蒸汽相变，完美地匹配超临界流体的定义。利用分子动力学模拟，我们验证了尘埃等离子体的超临界性质，并揭示了存在一个动态的液体，气体的交叉，完美地匹配的显着特点的Frenkel线在经典的超临界流体。我们提出了几个诊断，以定位这个动态交叉跨越本地原子连接，剪切松弛动力学，速度自相关函数，热容量，和各种运输性能。所有这些不同的标准很好地同意彼此，并能够成功地定位在二维和三维尘埃等离子体中的弗伦克尔线。此外，我们提出了瞬时横向声速$C_T$与平均粒子速度$\bar{v}_{p}$的单位比，即，$C_T / \bar{v}_{p} = 1$，作为一种新的诊断，以确定这种动态交叉。最后，我们观察到的集体动力学和输运性质的尘埃等离子体的屏蔽参数和系统的维数的函数的普遍性的紧急程度。有趣的是，动力学转变的温度与维数无关，并且发现它总是相应熔点的$20$倍。我们的研究结果为等离子体中的单粒子和集体动力学及其与超临界流体的相互关系的研究开辟了一条新的途径。
2023-01-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.plasm-ph
Physics-tailored machine learning reveals unexpected physics in dusty plasmas
Emory University（埃默里大学）
本文提出一种物理定制的机器学习方法，从三维轨迹中高精度学习尘埃等离子体中的非互易力，并据此发现与理论假设显著偏差的新物理现象。
2025-04-09 cs.LG physics.comp-ph physics.plasm-ph
Static screening in a degenerate electron plasma
本文利用广义函数傅里叶变换渐近行为的定理，自洽推导了简并理想电子等离子体中的 Friedel 振荡。
2024-09-03 cond-mat.other cond-mat.stat-mech physics.plasm-ph
Diffusive transport of a 2-D magnetized dusty plasma cloud
本文使用LAMMPS开展分子动力学模拟，研究了二维磁化尘埃等离子体云在外加磁场下的扩散输运行为，详细揭示了输运系数对磁场和碰撞过程的依赖关系。
2024-08-29 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Dynamical structure factor of strongly coupled ions in a dense quantum plasma
本文研究了具有部分简并和强简并电子的稠密等离子体中强耦合离子的动力学结构因子。主要关注的是电子相关性（非理想性）对离子DSF的影响。后者是通过进行分子动力学（MD）模拟与筛选离子-离子相互作用势计算。通过调用Singwi-Tosi-Land-Sjölander近似来考虑电子屏蔽，并将其与在随机相位近似中考虑电子屏蔽并使用Yukawa势获得的MD模拟数据进行比较。这使我们能够深入了解电子非理想性对离子DSF的影响。我们发现，电子相关性导致较低的值的离子声学模式的频率和延伸的适用性限制相对于波数的流体动力学描述。此外，我们表明，即使在弱电子耦合的限制，电子关联有一个不可忽略的影响离子的纵向声速。此外，讨论了具有可调屏蔽参数的汤川势的适用性，这将是令人感兴趣的，例如，用于解释稠密等离子体的离子DSF的实验结果。
2019-03-28 physics.plasm-ph
Electron-positron plasma in BBN: damped-dynamic screening
本文详细刻画BBN期间致密的电子-正电子-光子等离子体，利用线性响应方法解析求解含动态源和阻尼效应的核间屏蔽势，并讨论方法局限及改进BBN反应速率的后续工作。
2023-08-30 astro-ph.CO hep-ph nucl-th
3D tracking of particles in a dusty plasma by laser sheet tomography
本文提出了一种基于扫描激光片和单高速相机的高速层析成像方法，克服了传统立体成像在样本体积和时间尺度上的限制，实现了对dusty plasma中数十个颗粒在厘米尺度、数分钟内的3D跟踪。
2023-06-04 cond-mat.soft physics.flu-dyn physics.plasm-ph
On the Cut-off Distance and the Classical Energy-averaged Electron-ion Momentum Transport Cross Section in Ideal and Nonideal Plasmas
在截止理论中，广泛使用与速度无关的距离作为截止碰撞参量以及卢瑟福散射公式来解释等离子体环境中的电荷屏蔽，这体现了明显的不一致性。一个新的物理合理的选择的截止距离的介绍，并用于推导出一个封闭的形式表示的有效动量传输截面。一个简单的近似本库仑对数，特殊功能的自由，也提出和评估。与实验恢复的数据相比，减少库仑电导率显示更好的协议和更好的物理行为，目前的表达式相比，以前的截止表达式在文献中。
2018-01-15 physics.plasm-ph
Numerical simulation of thermal properties in two-dimensional Yukawa systems
二维Yukawa系统热传导的新结果本文给出了在实验室条件下，对含尘等离子体准平衡系统传热过程进行数值研究的结果。Green-Kubo关系用于计算导热系数和扩散系数。首次研究了非理想系统中摩擦耗散对传热的影响。提出了新的热扩散率近似。与现有的实验和数值结果的比较。
2011-12-01 physics.plasm-ph
Parametrization of pair correlation function and static structure factor of the one component plasma across coupling regimes
本文给出了库仑单组分等离子体从弱耦合区到强耦合区的对关联函数和静态结构因子的参数化。最近的实验强烈地表明，OCP模型可以扮演一个温暖的稠密物质的参考系的角色。例如，它可以提供解释X射线汤姆逊散射测量所必需的离子静态结构因子。我们说明这与最近测量的X-射线衍射光谱的解释，使用贝叶斯方法，需要许多静态结构因子的评估，自动校准的参数。对于强耦合尘埃等离子体，库仑OCP对关联函数的建议参数化可以与汤川之一，包括屏蔽。最后讨论了Yukawa系统静态结构参数化的前景。
2016-06-15 physics.plasm-ph
Impact of the local field correction on transport and dynamic properties of warm dense matter
本研究提出一种考虑电子交换关联效应与离子非理想性的等离子体屏蔽模型，可用于计算散射截面与输运性质，通过稠密氢温度弛豫速率、温密铝电导率算例验证，结果与现有理论及模拟数据相符。
2024-10-09 physics.plasm-ph
Unified description of sound velocities in strongly coupled Yukawa systems of different spatial dimensionality
声速在经典的单组分流体与汤川（屏蔽库仑）相互作用的系统评估和分析，在一个，两个和三个空间维度（${\mathcal D}=1,2,3$）。在强耦合状态下，方便的声速标度由$\sqrt{Q^2/Δm}$给出，其中$Q$是粒子电荷，$m$是粒子质量，$n$是粒子密度，而$Δ=n^{-1/{\mathcal D}}$是统一的粒子间距离。声速可以表示为该比例因子与屏蔽参数的维度相关函数$κ=Δ/λ$的乘积，其中$λ$是屏蔽长度。一个统一的方法是用来推导出显式表达式，这些尺寸依赖的功能在弱屏蔽制度（$κ\lesssim 3$）。它还表明，对于更强的屏蔽（$κ\gtrsim 3$），空间维度的影响几乎消失，纵向声速接近一个共同的渐近线，和一维最近邻近似提供了一个相对较好的估计，这个渐近线。这一结果并不局限于汤川势，但同样适用于其他具有陡峭排斥相互作用的经典系统。一个流行的简单的冻结指标的新兴关系进行了简要讨论。总体而言，结果可以是有用的汤川相互作用时，特别是在复杂的（尘埃）等离子体和胶体悬浮液的背景下。
2019-10-16 cond-mat.soft physics.plasm-ph
Effective coupling parameter for 2D Yukawa liquids and non-invasive measurement of plasma parameters
基于对分布函数的第一个极大值的高度，我们导出了二维Yukawa系统的有效耦合参数。两个变量-一个有效的高耦合范围内，其他任意耦合的液体-推导。与以往计算汤川耦合参数的方法比较表明，本文的方法更具有一般性和精确性。使用，此外，包含在速度自相关函数的动力学信息，我们概述了一个参考数据的方法，可以作为一个非侵入性的测量方案的等离子体参数-耦合强度和屏蔽长度。这种方法只需要输入一个时间序列的配置快照和粒子的速度，没有追索权的额外信息的系统。我们的研究结果应该是直接适用于各种实验，包括尘埃等离子体，胶体悬浮液和离子的陷阱，作为一个简单的，但可靠的诊断方法，并可以用来促进实验，理论和模拟之间的比较。
2010-10-29 physics.plasm-ph
Collective modes and screening in an electric-magnetic dual plasma
School of Liberal Arts and Sciences, Korea National University of Transportation（韩国国立交通大學人文科學與理工學院）
研究携带独立守恒电、磁荷电流的相对论双流体模型的线性响应，发现横向电磁模式具有电、磁等离子体频率截断，纵向模式中卷入效应导致稳定性条件，并揭示磁荷可静态隐藏但动态可见。
2026-06-29 physics.plasm-ph
Electric field diagnostics in a continuous rf plasma using Rydberg-EIT
University of Michigan（密歇根大学）；Eastern Michigan University（东密歇根大学）
本研究利用瑞利德-埃它技术在连续射频等离子体中非侵入式测量电场，通过光谱分析确定等离子体密度和碰撞性线展宽。
2025-12-18 physics.atom-ph physics.plasm-ph quant-ph
