Density waves at the interface of a binary complex plasma
研究了微重力条件下二元复杂等离子体中的密度波。对于大粒子，波是由双流不稳定性自激发的，而对于小粒子，它们是由心跳不稳定性激发的，存在不同频率的反向传播脉冲。通过对界面处波峰动力学的研究，我们识别出界面前后分别存在一个“碰撞区”和一个“合并区”。结果提供了两种“介质”之间的界面处的波-波相互作用的一般图片。
2017-03-27 physics.plasm-ph
Electric field-driven Rayleigh-Taylor-like instability in binary complex plasma
Physics Department, IIT Delhi（德里印度理工学院物理系）
本研究通过分子动力学模拟揭示了电场驱动下二元复等离子体中Rayleigh-Taylor类不稳定的形成机制及影响因素。
2026-01-13 physics.plasm-ph
Penetration of a supersonic particle at the interface in a binary complex plasma
研究了超音速粒子在二元复合等离子体中的界面侵彻问题。受国际空间站上PK-3 Plus实验室进行的实验的启发，进行了朗之万动力学模拟。观察到了界面处马赫锥的演化，在界面处观察到了侧向尾流阵面的扭结。通过比较轴向速度和径向速度的演化，我们发现界面孤立波是非线性的。界面附近的背景粒子动力学对穿透方向的依赖性揭示了迁移率的差异可能是各种界面效应的原因。
2020-04-14 physics.plasm-ph
Kinetics of Fluid Demixing in Complex Plasmas: Domain Growth Analysis using Minkowski Tensors
采用分子动力学模拟对二元复杂等离子体的分离过程进行了分析，并通过对分离模拟的二元复杂等离子体中少相畴生长的形态Minkowski张量分析，讨论了不同相互作用势的作用。这些闵可夫斯基张量方法与以前的结果相比，利用功率谱方法的基础上随时间变化的平均结构因子。它示出的闵可夫斯基张量方法优于以前使用的功率谱方法的意义上更高的灵敏度域大小的变化。通过分析闵可夫斯基张量的时间演化的斜率，揭示了粒子相互作用与两个不同长度尺度（主导长程相互作用）的粒子相互作用相比，具有单一长度尺度的情况下的定性差异。在适当缩放后，两个长度尺度场景的图形重合，指向普遍行为。不同的分层行为证明了分层方案的质的差异：在长距离为主的情况下，分层发生在两个阶段。首先，相邻的颗粒聚集，然后域开始级联合并。然而，在只有一个相互作用长度尺度的情况下，只能观察到团聚，但没有合并的域。因此，闵可夫斯基张量分析很可能成为一个有用的工具，进一步调查这个（和其他）的分层过程。它能够揭示（非线性）局部拓扑特性，比（线性）全局功率谱分析更深入，但仍然提供基于坚实数学框架的易于解释的结果。
2016-06-28 physics.data-an physics.plasm-ph
A Binary Collision Method for Screened Coulomb Collisions in weakly and moderately coupled Plasmas
本文针对弱耦合与中等耦合等离子体的屏蔽库仑碰撞问题，提出一种双体配对蒙特卡罗碰撞方法，可模拟福克-普朗克碰撞算子并在小时间步长下简化为标准方法，仅需10行代码即可集成至现有双体方法。
2025-04-18 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Dissipative solitary wave at the interface of a binary complex plasma
研究了二元复杂等离子体中耗散孤立波通过界面的传播。这些实验是在国际空间站上的PK-3 Plus实验室的微重力条件下进行的，使用的是浸入低温等离子体中的直径为1.55微米和2.55微米的微粒。孤立波在无粒子区的边缘被激发，并从小粒子的子云中传播到大粒子的子云中。通过测量颗粒在波峰处的减速度来观察界面效应。结果进行了比较与朗之万动力学模拟，其中波被激发的小粒子的子云的边缘上的一个温和的推动。波在界面处的反射是通过增加推力的强度而引起的。通过调节模拟中施加在大颗粒上的离子拖曳力，调整界面的有效宽度。我们发现，反射的强度增加与较窄的接口。
2018-05-29 physics.plasm-ph
Dynamically phase-separated states in driven binary dusty plasma
本文通过二维受驱—耗散分子动力学模拟研究二元尘埃等离子体，揭示临界驱动与耦合强度之上的带状、车道状动态相分离及其 1/3 生长标度。
2025-07-25 physics.plasm-ph
Corrections to linear mixing in binary ionic mixtures and plasma screening at zero separation
利用广泛的蒙特卡罗模拟的结果，我们讨论了强耦合二元离子混合物的线性混合规则的修正。我们分析了强耦合二元混合物中两种离子（类型j= 1，2和k= 1，2）在零分离时的等离子体屏蔽函数H_{jk}（0）。函数H_{jk}（0）通过两种方法估计：（1）从大分离和零分离下的亥姆霍兹库仑自由能的差;（2）通过将H_{jk}（x）的Widom展开式以电子距离x的幂拟合到径向对分布函数g_{jk}（x）上的Monte Carlo数据。这些方法被证明是在良好的协议。为了说明，我们分析了等离子体屏蔽增强致密恒星物质的核燃烧速率。
2009-11-23 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
Thermalization of a nonequilibrium electron-positron-photon plasma
本文从非平衡组态出发，分析了均匀各向同性电子-正电子-光子等离子体中正、逆二元和三元相互作用在达到渐近热平衡中的重要作用。我们专注于0.1- 10 MeV范围内的能量。我们数值积分的积分-偏微分相对论玻尔兹曼方程与精确的QED碰撞积分考虑到所有的二元和三元相互作用的等离子体。我们表明，第一，当细致平衡达到所有的二元相互作用的时间尺度$t_{k}\lesssim10^{-14}$秒，光子和电子-正电子对建立动力学平衡。接着，当三重相互作用在时间尺度$t_{eq}\lesssim10^{-12}$ sec上实现细致平衡时，等离子体达到热平衡。结果表明，忽略逆三重相互作用，防止达到热平衡。我们的结果在理论物理领域也发现在天体物理学和宇宙学的应用。
2007-07-22 astro-ph gr-qc physics.plasm-ph
Zero-dimensional and pseudo-one-dimensional models of atmospheric-pressure plasma jet in binary and ternary mixtures of oxygen and nitrogen with helium background
建立了零维（体积平均）和准一维（活塞流）模型，研究了He、He/O $_2$、He/N $_2$和He/N $_2$ /O $_2$混合气体的大气压等离子体射流装置。在两项近似下，将模型与玻尔兹曼方程耦合，自洽地计算了电子能量分布函数（EEDF）。仿真结果进行了验证，对空间分辨模型计算和验证对各种各样的测量数据。的一氧化氮（NO）浓度是彻底的气体混合比，氦气流量和吸收功率的变化的特点。低功率下的浓度测量通过模拟更好地捕获，其中对于反应性猝灭$_2$（A $^3Σ$，B $^3Π$）+ O（$^3$ P）$\to$ NO + N（$^2$ D）具有较大的假设“有效”速率系数值。这表明在该猝灭中，低功率下的NO产生也被物质N $_2$（A $^3Σ$，B $^3Π$ ;v>0）和多个更高的N $_2$电子激发态覆盖，而不是仅被N $_2$（A $^3Σ$，B $^3Π$ ;v=0）覆盖。此外，在相同操作条件下的O（$^3$ P）密度测量也通过考虑上述假设速率系数值的模拟而更好地预测。结果表明，氮分子N $_2$（v $\geqslant$ 13）的振动激发态对NO净生成速率的贡献随功率的增大而增大.研究了O $_2$（v<41）和N $_2$（v<58）的振动分布函数（VDFs）.的VDF分辨率，壁反应概率和合成空气杂质水平的变化的零维模型的灵敏度。模拟的等离子体性质的变化是敏感的，特…
2021-05-12 physics.plasm-ph
Comparison of electron-ion energy transfer in dense plasmas obtained from numerical simulations and quantum kinetic theory
我们评估各种分析模型的电子-离子能量转移和比较结果的数据从分子动力学（MD）模拟。测试的模型包括通过强二进制碰撞，朗道-斯皮策率与不同的选择，在库仑对数的截止参数的能量转移，基于费米的黄金法则（FGR）和理论，考虑耦合集体模式（CM）的速率。为了寻找一个易于应用的模型，我们首先分析了FGR能量转移率的不同近似值。然后，我们调查了几个数值研究，使用MD模拟，并试图发现CM效应所获得的数据。迄今为止发表的大多数MD数据没有显示出明显的CM效应，因此可以在FGR或二元碰撞方法内进行解释。我们发现，这一发现是有关的参数制度，特别是初始温度差，在这些调查中考虑。
2013-07-25 physics.plasm-ph
Coulomb scattering in plasma revised
从量子多粒子理论出发，导出了弱耦合等离子体中测试粒子动量演化的封闭表达式。粒子的散射来自于等离子体中的电荷波动，而不是一系列独立的二元碰撞。与一般的看法相反，玻尔的（而不是贝特的）库仑对数在大多数等离子体应用中是相关的。通过分子动力学模拟证实了分布函数中的幂律尾部。
2003-05-13 physics.gen-ph physics.plasm-ph
Effective Potential and Interdiffusion in Binary Ionic Mixtures
我们计算的互扩散系数在两个组件，弱或强耦合离子等离子体（气体或液体，由两个离子物种浸入到一个中和电子背景）。我们使用Baalrud和Daligaut最近提出的有效势方法[PRL，110，235001，（2013）]。它使我们能够扩展标准的Chapman-Enskog程序计算的互扩散系数的情况下，强库仑耦合。我们计算了几种离子混合物的二元扩散系数，并将其拟合为广义库仑对数的方便表达式。这些拟合涵盖了从弱到强库仑耦合的广泛等离子体参数。它们可以用来模拟离子在普通恒星以及白矮星和中子星中的扩散。
2014-09-04 astro-ph.SR physics.plasm-ph
F-TRIDYN: A Binary Collision Approximation Code for Simulating Ion Interactions with Rough Surfaces
Fractal TRIDYN（F-TRIDYN）是广泛使用的蒙特卡罗、二元碰撞近似代码TRIDYN的修改版本，其包括表面粗糙度的显式模型和用于耦合到等离子体边缘和材料代码的附加输出模式。表面粗糙度在溅射等离子辐照过程中起着重要作用;粗糙度可以显著增加最大溅射角度，并将观察到的最大溅射产率改变2倍或更多。表面粗糙度对溅射和其他离子辐照现象的完整影响尚未完全了解。许多粗糙表面可以一致和逼真的分形建模，使用分形维数和分形长度尺度作为唯一的输入参数。F-TRIDYN包括一个强大的分形表面算法，比以前的分形代码，计算效率更高，并再现可用的实验溅射数据从粗糙表面。分形提供了一个令人信服的路径走向一个完整的和简洁的理解的效果，表面几何形状上的行为等离子体面临的材料。F-TRIDYN是一个灵活的代码，用于模拟离子-固体相互作用，并耦合到等离子体和材料代码进行多尺度建模。
2017-03-01 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Numerical heating in particle-in-cell simulations with Monte Carlo binary collisions
二进制蒙特卡罗（MC）碰撞算法是一个标准的和强大的方法，包括二进制库仑碰撞效应的粒子在细胞（PIC）模拟的等离子体。在这里，我们表明，PIC和MC算法之间的耦合可以引起系统的（非物理）数值加热，显着超过这些算法独立运行时观察到的。我们认为，这种有害的影响的结果与MC碰撞和集体电磁场的PIC网格上执行的工作的粒子运动之间的不一致。这种不一致性表现为电磁能的（人工）随机产生，最终加热等离子体粒子。MC诱导的数值加热可显著影响长模拟时间（典型数值参数的$\gtrsim 10^3$碰撞周期）模拟系统的演化。我们描述的MC诱导的数值加热的来源分析，并讨论策略，以尽量减少它。
2021-01-14 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Dynamics of two-dimensional complex plasmas in a magnetic field
本文研究了垂直磁场中含有带电尘埃粒子的二维复杂等离子体层。单组分和二元体系的计算机模拟被用来探索流体状态下的平衡粒子动力学。的迁移率被发现与强磁场的磁场强度（玻姆扩散）的倒数成比例。对于双分散的混合物，磁场的长期流动性的依赖性取决于粒子种类提供了一个外部控制他们的流动性比。对于大的磁场，甚至可以实现由几乎固定的高电荷粒子组成的二维模型多孔基质，所述高电荷粒子充当移动的低电荷粒子的障碍物。
2013-11-07 physics.plasm-ph
Magnetic Field Induced Ion Trapping Around Dust Particle in Plasma
本文研究了均匀磁场下等离子体中离子与带电尘埃粒子的二体碰撞，采用改进 Velocity Verlet 算法计算离子轨迹，发现在特定磁场下离子会被捕获在尘埃粒子周围，并给出了典型氩气和氦气放电等离子体参数下的捕获磁场强度值。
2024-08-22 physics.plasm-ph
Formation of correlations in strongly coupled plasmas
从量子动力学方程出发，研究了等离子体中二元关联的形成。结果表明，这种形成是远远快于耗散由于碰撞。在热（稠密）等离子体中，相关性形成在等离子体频率（费米能）的倒数尺度上。我们推导出分析公式的时间依赖性的势能的相关性的程度进行测量。讨论了屏蔽的动态形成，并与静态屏蔽结果进行了比较。与分子动力学模拟的比较。
1998-02-27 physics.acc-ph physics.gen-ph physics.plasm-ph
Driving force for a nonequilibrium phase transition in three dimensional complex plasmas
非平衡态相变的一个例子是当一种粒子被驱动与另一种粒子碰撞时形成的泳道。根据实验观察，在二元复杂等离子体中，当较小的粒子被驱动穿过由较大粒子组成的静止尘埃云时，就会发生通道的形成。我们计算了微重力条件下低压射频放电复杂等离子体中静止粒子云中探针粒子的驱动力。结果表明，非零驱动力是离子平均自由程对粒子数密度依赖的结果。如果这种效应被适当地包含在类似的复杂等离子体模型中，那么我们就可以得到在探针和尘埃粒子具有相等半径的点处改变其符号的驱动力。根据实验，如果探针小于灰尘颗粒，则驱动力朝向放电中心，反之亦然。所得结果可作为今后研究复杂等离子体中泳道形成的依据。
2018-09-20 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
PanoMHD: Multimodal Modelling of Plasma Dynamics towards Tokamak Control
Seoul National University（首尔大学）；Zhongguancun Academy（中关村学院）；Microsoft Research Asia（微软亚洲研究院）
PanoMHD通过多模态建模提升等离子体稳定性预测，实现对托卡马克控制的先进性能。
2026-03-03 physics.plasm-ph
Catastrophic Formation of Macro-Scale Flow and Magnetic Fields in the Relativistic Gas of Binary Systems
本文通过多组分等离子体准平衡分析，解析推导双星系统中灾变性能量转换条件，揭示宏观流动动能与磁能可相互转化，并用于解释白矮星观测特征。
2025-06-20 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Particle-in-cell simulation study of a lower-hybrid shock
利用粒子模拟方法研究了磁化高压等离子体在低压环境中的膨胀过程。磁场垂直于等离子体的膨胀方向，粒子之间的二元碰撞不存在。膨胀的等离子体变陡成准静电激波，由低杂波（LH）维持。双极电场指向膨胀方向，它与背景磁场一起引起电子的快速E交叉B漂移。漂移的电子改变了背景磁场，导致LH激波堆积。磁压梯度力加速了LH激波之前的环境离子，将环境等离子体和LH激波之间的相对速度降低到约为受冲击的LH波的相速度，将LH激波转化为非线性LH波。在磁化等离子体中，静电势的振荡比在其他条件相同的非磁化等离子体中具有更大的振幅和波长。漂移电子的能量损失导致LH激波比未磁化等离子体中的慢。
2016-09-12 physics.plasm-ph
Towards a realistic evaluation of transport coefficients in non-equilibrium space plasmas
最近的研究概述了对空间等离子体中输运系数的评估的兴趣，其中观察到的等离子体粒子的速度分布不仅受到二元碰撞的影响，例如，在低能量下，但也通过粒子与波湍流和波动的相互作用而激发，产生超热卡帕分布的种群。本文提供了基于正则化Kappa分布（RKDs）的主要输运系数的第一次估计，与标准Kappa分布（SKDs）不同，它使宏观参数化没有数学分歧或物理不一致。这里导出的所有输运系数，即对于所有的$κ> 0$值，扩散系数和迁移率系数、电导率、热电系数和热导率是有限的并且是明确定义的。此外，对于低的$κ$值（即，低于SKD极点），输运系数可能比相应的麦克斯韦极限高几个数量级，这意味着如果忽略超热电子，则可能会大大低估。
2022-01-13 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Star clusters dynamics in a laboratory: electrons in an ultracold plasma
在开尔文温度范围内的球形超冷准中性等离子体中，可以通过激光激发超冷激光冷却的原子云来产生电子。电子的动力学行为与传统的星团动力学模型所描述的相似。单一质量分量、球对称和没有恒星演化是这里的精确假设。类似于星团中双星的形成，在等离子体中里德伯原子的三体复合也符合同样的赫吉定律：软双星变得更软，硬双星变得更硬。我们证明，这样的超冷等离子体的演变是由福克-普朗克动力学方程形式上相同的控制星团的演变。维里定理导致等离子体温度与离子和电子数之间的联系。Fokker-Planck方程近似使用气体和流体模型。我们发现，电子是在Kramers-Michie-King的类型准平衡分布的恒星在集群。知道电子分布和使用强制快速电子提取，我们能够确定知道捕获电位深度的等离子体温度。
2005-01-12 astro-ph cond-mat.str-el physics.atom-ph
