Channeling of particles and associated anomalous transport in a 2D complex plasma crystal
讨论了最近发现的上游额外粒子沟道效应对二维等离子体晶体中输运现象的影响。上游颗粒悬浮在晶格层上方，并倾向于在晶格颗粒行之间移动。热传输的一个例子被认为是，上游粒子作为移动热源，这可能会导致异常的热传输。观察到的平均沟道长度为15 - 20个颗粒间距离。还报道了沟道过程的新特征。
2013-11-05 physics.plasm-ph
Wake-induced bending of two-dimensional plasma crystals
结果表明，在二维等离子体晶体中的微粒子之间的唤醒介导的相互作用影响的单层的形状，使其非平坦的。计算了单层中粒子数密度的各种分布的平衡形状。对于典型的实验条件，在晶体中心的颗粒的悬浮高度可以明显小于在周边。有人建议，尾流诱导弯曲的效果可以在实验中利用，推断粒子间相互作用的重要特征。
2014-05-05 physics.plasm-ph
Wave mode coupling due to plasma wakes in two-dimensional plasma crystals: In-depth view
二维等离子体晶体的实验通常在射频等离子体鞘层中进行，由于等离子体尾流的存在，粒子间的相互作用被修改。尾迹介导的相互作用导致二维晶体中波模之间的耦合，这可以触发模式耦合不稳定性并导致熔化。该理论预测了一些不同的指纹观察到的不稳定性发作时，如出现一个新的混合模式，一个临界角的依赖性，混合偏振，和不同的阈值。在本文中，我们总结了这些关键特征，并提供了详细的讨论，分析了实验参数的关键依赖，并突出了突出的问题。
2011-05-31 physics.plasm-ph
Dusty plasma liquids
由带负电荷的微米级颗粒悬浮在低压放电背景中形成的尘埃等离子体液体，由于其粒子间距小于毫米，时间尺度缓慢，是利用直接光学视频显微镜在动力学水平上研究一般时空动力学行为的良好候选者。本文从相互耦合和随机热扰动相互作用下的雪崩型粘滑合作跳跃过程的基本图象出发，简要回顾了我们最近对粒子微观运动及其结构重排的研究。并讨论了细观约束和外部慢剪切驱动的影响。
2004-10-07 physics.plasm-ph
Complex space Newton-Raphson solution of the dispersion relation of low frequency Alfven waves in fusion plasmas
利用复空间中的Newton-Raphson方法数值求解了聚变等离子体中低频剪切Alfven波的超越色散关系。该方程显示了几个物理上相关的吸引域。该方法是有效的，快速求解该方程，与非常小的部分的非收敛点。
2021-11-07 physics.plasm-ph
Effective attraction between oscillating electrons in a plasmoid via acoustic waves exchange
本文研究了低温等离子体中虚声波交换引起的电子间的有效相互作用。电子被认为参与快速径向振荡，形成球对称等离子体结构。我们表明，在一定条件下，这种有效的相互作用可以导致振荡电子之间的吸引力，可以是重要的等离子体团的动力学。一些可能的应用所获得的结果自然长寿命等离子体结构的理论进行了讨论。
2011-11-02 cond-mat.supr-con physics.ao-ph physics.plasm-ph
Three-dimensional structure of a string-fluid complex plasma
在国际空间站的Plasmakristall-4设施中，在长期微重力条件下对复杂（尘埃）等离子体的三维结构进行了研究。微粒悬浮液被限制在极性开关直流放电。实验结果进行了比较的分子动力学模拟的结果与粒子间的相互作用势表示为各向同性汤川和各向异性四极项的叠加。模拟和实验数据表现出定性相似的结构特征，表明散装液体般的顺序与列入固体般的字符串与轴向电场对齐。识别单个串并计算它们的尺寸谱。尺寸谱的衰减率被发现与弦状结构特征的增强而降低。
2020-05-11 physics.plasm-ph
Fingerprints of different interaction mechanisms on the collective modes in complex (dusty) plasmas
本文讨论了复杂（尘埃）等离子体中粒子间相互作用的精确形状与纵向集体模色散关系之间的关系。几个代表性的排斥势，预测先前的理论，选择和相应的色散关系，使用准晶体近似计算。弱耦合和强耦合制度被认为是。结果表明，色散关系的长波长部分是敏感的相互作用势的长程渐近线。这可以用来区分不同的相互作用机制在复杂的等离子体实验操作。简要讨论了主要要求。
2016-09-21 cond-mat.soft physics.plasm-ph
Dispersion Relations for Thermally Excited Waves in Plasma Crystals
利用Box_Tree程序对等离子体晶体中的热激发波进行了数值模拟。该代码是一个Barnes_Hut树代码证明有效的建模系统组成的大量粒子。单个粒子之间的相互作用被假定为符合汤川势。粒子的电荷、质量、密度、德拜长度和输出数据间隔都是可调参数。采用傅里叶变换的输出数据，色散关系的纵向和横波模式被确定。这些进行了比较，从实验中获得的色散关系，以及一个理论的基础上的谐波近似的潜力。发现它们在0.9<k<5的范围内一致，其中k是屏蔽参数，由粒子间距离a和尘埃德拜长度ID之间的比率定义。这是对实验数据的改进，因为目前的实验只能验证k = 1.5的理论。
2003-08-18 physics.plasm-ph
Efficacy of the Radial Pair Potential Approximation for Molecular Dynamics Simulations of Dense Plasmas
稠密等离子体的宏观模拟依赖于详细的微观信息，这些信息在计算上可能是昂贵的，并且难以通过实验验证。在这项工作中，我们描绘了微观模拟方法之间的准确性边界比较科恩-沙姆密度泛函理论分子动力学（KS-MD）和径向对势分子动力学（RPP- MD）的一系列元素，温度和密度。通过使用力匹配从KS-MD数据中提取最佳RPP，我们约束其函数形式并驳回假定小粒子间距离的恒定幂律的潜在类别。我们的研究结果表明，RPP-MD和KS-MD之间的多个指标的准确性，在温度只有几个电子伏特的良好协议。RPP的使用提供了几个数量级的计算成本的降低，并表明，三体势是不需要超过几个电子伏特的温度。由于其效率，经验证的RPP-MD提供了一种减少由于有限尺寸效应（可能为$\sim20\%$量级）而导致的误差的途径。
2020-12-11 physics.plasm-ph
Shielding of absorbing objects in collisionless flowing plasma
本文利用线性化的等离子体离子动力学方程，考虑了带电吸收体（尘埃颗粒）对离子的吸附，研究了尘埃颗粒在流动的无碰撞等离子体中的静电屏蔽。研究了吸收对颗粒势吸引部分的影响。对于亚热离子流，在垂直于离子流的方向上的颗粒势的吸引部分可以显着减少或完全破坏，这取决于吸收率。然而，对于超热离子流，吸收对垂直于离子流方向上的颗粒吸引力的影响呈指数弱。因此，有人认为，在超热离子流的限制下，吸收对晶粒屏蔽电位的影响可以安全地忽略典型的晶粒尺寸相关的复杂等离子体。
2010-07-06 physics.plasm-ph
Ion wake induced mode coupling in a horizontal chain in complex plasmas
实验研究了复杂等离子体中形成的水平尘埃链的离子尾流诱导模耦合，验证了以前的模拟结果。在模谱中检测到一个微弱的双支谱线，验证了垂直z（j=i $\pm$ 1）模与纵模x（i）模耦合的规律。观察到离散的不稳定性的分支的x-和z-模式彼此相交。不稳定性附近的模式谱在特定的耦合x和z模式下表现出增强的能量密度，作为这些不稳定性是由耦合模式之间的谐振引起的直接证据。通过对瞬时相对粒子间距涨落（IDF）的分析，发现不稳定性诱导的熔化阈值符合Lindemann判据。通过将模谱与k空间中的傅里叶级数和简正模本征向量的基相乘，进一步研究了模谱与色散关系之间的关系。典型的色散关系对应的纵向和平面外的横向尘埃晶格波（DLW），这也表现出独特的有限系统的特性，包括离散带和强烈的波动的能量密度。
2020-08-03 physics.plasm-ph
Structure and dynamics of finite three-dimensional Yukawa clusters in complex plasmas : Newtonian versus Langevin Dynamics
本文通过朗之万动力学与无摩擦分子动力学模拟对比，研究三维Yukawa尘埃团簇的结构与动力学，发现摩擦会抑制壳间强关联和整体旋转运动，并归因于LD中更快的粒子间距离与角间距弛豫。
2025-07-03 cond-mat.stat-mech physics.plasm-ph
Extended self-similarity in two-dimensional complex plasmas
本文研究了二维复杂等离子体中的扩展自相似性，发现即使在底层距离结构函数缺乏相应幂律标度的情况下，活性Janus颗粒和激光加热被动颗粒的单层悬浮液速度场仍表现出该特性，表明这是复杂等离子体的固有特征。
2025-04-30 physics.plasm-ph
Interaction of two-dimensional plasma crystals with upstream charged particles
二维等离子体晶体的特征在于强烈的上下不对称性，这不仅是由于重力，而且还由于粒子位置处的等离子体流的存在。我们研究了第一次的相互作用的单层等离子体晶体与带电的额外的粒子位于其上方（上游的离子流）。上游额外的粒子倾向于在晶体中的粒子行之间移动，加速到超音速，并在晶体中激发吸引主导的马赫锥和尾流。
2012-07-06 cond-mat.soft physics.plasm-ph
Long-range interaction between dust grains in plasma
讨论了等离子体中尘埃粒子之间长程相互作用的性质。在尘埃等离子体的胞元模型中引入了尘埃粒子相互作用势。用电中性晶胞间的多极相互作用来描述晶间势的吸引部分。这使我们能够与分子液体进行类比，其中分子之间的吸引力由色散力决定。阐述了单胞模型中静电场涨落理论的主要思想，得出了对晶界势吸引部分的主要贡献。
2014-03-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.plasm-ph
Ion wake-mediated dust interactions under PK-4 conditions: a generalized and compact potential formulation
Baylor University（贝勒大学）；Auburn University（奥本大学）
本文提出了一种适用于PK-4条件的通用尘埃和离子涡流系统势能模型，通过分子动力学模拟确定的少量系数，捕捉多粒子距离的电势分布，适用于非弦状尘埃排列。
2026-04-21 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
Novel Attractive Force Between Ions in Quantum Plasmas
本文报道了量子等离子体中被简并电子屏蔽的离子间新的吸引力。具体来说，我们表明，周围的电势孤立的离子有一个硬核负的一部分，类似于Lennard-Jones（LJ）型电位。在物理上，新的电势是在量子等离子体的量子流体力学描述框架内考虑了量子统计压力、量子玻姆势以及电子-1/2自旋引起的电子交换和电子关联的结果。吸引势的形状由简并电子的玻尔半径和维格纳-塞茨半径之比决定。硬核负势的存在将负责形成晶格和原子/分子的离子的吸引，以及在纳米尺度下量子等离子体中的临界点和相变。
2012-08-10 physics.plasm-ph quant-ph
Many-particle quantum hydrodynamics: Basic principles and fundamental applications
从多粒子薛定谔方程出发，详细推导了连续性方程、欧拉方程和能量平衡方程。粒子间的相互作用被明确地认为是库仑相互作用。我们给出了适用于低维系统的QHD方程。给出了柱坐标系和球坐标系下的QHD方程。本文提出了一种从QHD方程导出非线性薛定谔方程的方法。本文描述了一种计算二维和三维量子等离子体交换相互作用的方法。我们讨论了明确的形式和适用范围的状态方程的一维，二维和三维简并电子。本文明确地考虑了外磁场中简并电子气的状态方程。考虑柱坐标系下的QHD方程，我们着重研究了惯性力的量子部分以及量子玻姆势对量子柱面波谱的贡献。研究了球面二维电子气的集体激发。得到了球表面简并二维电子气的物态方程。我们将QHD方程应用于线性区域的小振幅集体激发。我们考虑了包含交换库仑相互作用的一维、二维和三维量子等离子体中的朗缪尔波。考虑到量子等离子体位于外磁场中，我们把注意力集中在垂直于外磁场传播的纵波上。我们提出了1D，2D和3D等离子体的考虑。我们讨论了交换相互作用对外磁场中自旋极化率的依赖关系。我们包括依赖于外部磁场的强度，通过在应用程序的外部磁场的量子态的占领的变化的简并电子的压力。
2014-07-29 physics.plasm-ph
The ion potential in warm dense matter: wake effects due to streaming degenerate electrons
研究了有限温度下稳态流动量子等离子体中经典离子的有效动态屏蔽势。这是一个关键量的热力学和运输的稠密等离子体在温暖的稠密物质制度。这个潜在的已经研究了在流体动力学的方法或基于零温度Lindhard介电函数。在这里，我们扩展的动力学分析，包括有限的温度和碰撞的基础上的Mermin介电函数的影响。由此产生的离子电位表现出有吸引力的最小值（唤醒）的振荡结构，因此，强烈偏离平衡等离子体的静态汤川电位。详细分析了这种潜力的高密度等离子体的Brueckner参数的值在$0.1 \le r_s \le 1$的范围内，等离子体温度和电子流速度的宽范围内。结果表明，尾流效应随着电子温度的升高而减弱。最后，我们得到的最小电子流速度的离子之间的吸引力发生。这个速度比电子的费米速度小。我们的研究结果允许，第一次，在非平衡量子等离子体与快速流动的电子尾流效应的强度的可靠预测表明，这些影响是至关重要的运输下温暖的致密物质的条件下，特别是激光-物质相互作用，电子-离子温度平衡和阻止功率。
2014-12-08 physics.plasm-ph
Determination of interaction between a dust particle pair in complex plasmas
一种非侵入性的方法来测量粒子的相互作用，只使用粒子的热运动被施加到一个复杂的等离子体中的垂直排列的尘埃粒子对。扫描模式谱（SMS）是通过跟踪晶粒的热运动获得的，然后从频率和简正模的本征矢量配置确定的相互作用强度。底部粒子作用于顶部粒子的相互作用被证明是Yukawa样的屏蔽长度抑制对离子流。顶部粒子对底部粒子的相互作用在垂直方向上是排斥的，在水平方向上是吸引的。从顶部到底部粒子的垂直相互作用比从底部到顶部粒子的强，与非均匀离子尾流理论预测的扩展离子尾流一致。水平吸引强度的确定用作离子尾流效应的直接验证和量化。加热较低的粒子在垂直和水平方向的观察和定量相关的相互作用的非互易性。发现在底部粒子的位置处的原位约束强度始终低于在顶部粒子的位置处的约束强度，这是由于在顶部粒子的离子尾流内部时下部粒子的放电导致的。
2017-05-04 physics.plasm-ph
Conductor-Insulator Crossover in the Steady-State Ultracold Plasmas
Lomonosov Moscow State University（莫斯科国立大学）；Sternberg Astronomical Institute（斯滕伯格天文研究所）；Space Research Institute of Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院空间研究所）；South Ural State University（南乌拉尔国立大学）；South Ural State Humanitarian Pedagogical University（南乌拉尔国立人文师范大学）
本文提出了一种理论模型，研究超冷瑞利德气体-等离子体混合物中离子化-再结合平衡，揭示粒子密度增加时导体-绝缘体相变与物质相变中的莫特相变相似。
2026-07-21 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Quantum kinetics of spinning neutral particles: General theory and Spin wave dispersion
等离子体物理是粒子间长程相互作用的物理质点系的一个例子。在粒子运动速度较小时，等离子体可近似地看作是一个具有库仑相互作用的质点系。库仑相互作用是各向同性的。自旋中性粒子系统具有长程各向异性的粒子间相互作用。因此，它们可以比等离子体揭示更多的到达特性。此外，对于自旋粒子系统的研究，我们可以发展类似于等离子体的动力学和流体力学方法。我们用一种新的方法导出了动力学方程，这种方法是多粒子量子流体力学的推广。得到的动力学方程组是截断的，所以我们有两个方程的封闭组。其中之一是量子分布函数的动力学方程。第二个方程是自旋分布方程。它描述了自旋动力学演化，并给出了分布函数随时间的演化贡献。我们的方法允许获得三维质点系和低维系统的方程。因此，我们考虑在三维和二维中性自旋粒子系统中的自旋波。
2013-08-16 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech physics.plasm-ph
Non-perturbative experiments on plasma-mediated particle interaction and the ion wake potential
本文介绍了一种非微扰方法，用于测量复杂等离子体中垂直排列尘埃粒子对的粒子间相互作用强度和原位约束。跟踪每个粒子的固有热运动，允许同时确定垂直和水平方向上的相互作用强度和约束。该方法通过与先前测量的垂直方向上的非互易相互作用强度，水平离子尾流吸引力，以及位于尾流的上部粒子的电荷减少和加热的定量协议进行验证。实验还验证了理论和数值预测的离子尾流电位之间的相互作用强度在垂直和水平方向，以及在上游和下游方向在不同的功率调查的比率。上游电位被证明是不对称的，在垂直和水平方向上具有不等的屏蔽长度，这意味着在低射频功率的亚音速离子流。此外，它表明，在垂直方向上的下游和上游之间的强度的比率保持恒定在高功率，然后增加在低功率，在理论上预测的增加的尾流潜力的大小作为马赫数降低。最后，在水平方向上的下游和上游的强度之间的测得的比率约为5，示出同意采用类似的等离子体参数进行的模拟。
2018-10-16 cond-mat.soft physics.plasm-ph
Chaos and the continuum limit in nonneutral plasmas and charged particle beams
本文研究了带电粒子通过未屏蔽的r^-2力相互作用的近无碰撞N体系统中的离散效应，考虑到体势允许规则和混沌轨道。无论是对合奏和个人的轨道，随着N的增加，有一个光滑的收敛到一个连续极限。离散效应可以用高斯白噪声很好地建模，驰豫时间t_R = const *（N/log L）t_D，其中L是库仑对数，t_D是动态时间尺度。离散效应加速发射度的增长，最初本地化的团块。然而，即使考虑到离散效应，人们也可以区分在连续极限中感觉到规则势的轨道，使得发射率随时间按幂律增长，以及发射率呈指数增长的混沌轨道。对于足够大的N，人们可以区分两种不同的混沌。短程微混沌是一个普遍的特征，它与电荷之间的紧密接触有关，产生大的正李雅普诺夫指数X_N，即使体势是可积的，X_N也不随N的增加而减小。或者，有可能是更大规模的宏混沌，其特征在于较小的李雅普诺夫指数X_S，这是目前只有当体势是混沌的。传统的李雅普诺夫指数计算方法探测X_N，得出了一个自相矛盾的结论，即看起来几乎规则的、具有尖锐的傅立叶谱峰的N体轨道是“非常混沌的”。然而，由典型的粒子间间距设定的微观混沌的“范围”随着N的增加而减小，因此，对于大N，这种微观混沌尽管非常强，但在宏观上基本上是无关紧要的。一个更仔细的数值分析允许一个估计X_N和X_S。
2003-03-06 astro-ph nlin.CD physics.acc-ph
Thermodynamics and dynamics of two-dimensional systems with dipole-like repulsive interactions
采用广泛的分子动力学（MD）模拟并辅以适当的理论近似，系统地研究了具有类偶极各向同性排斥相互作用的经典二维系统的热力学和动力学.这种相互作用势，衰减为粒子间距离的倒数立方，属于非常软的长程相互作用。因此，所研究的系统表现出某些普遍的性质，也共享其他相关的软相互作用粒子系统（如，例如，单组分等离子体和弱屏蔽库仑系统）。这些普遍性在这篇文章中进行了探索，以构建一个简单而可靠的描述系统热力学。特别是，流体和固相的亥姆霍兹自由能的推导，从流体-固体共存的位置是确定的。本文用准晶体近似描述偶极流体中的集体模。它的简化，以前验证的强耦合等离子体流体，是用来推导出明确的解析色散关系的纵向和横波模式，比较满意的直接MD模拟在长波长制度。推导并分析了偶极子流体和固体的声速。
2018-02-26 cond-mat.other cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
