Экспериментальные и теоретические исследования свойств низкотемпературной плазмы различного состава, включая сильнонеидеальную плазму

Показана возможность пространственной сепарации частиц по размерам в линейной электродинамической ловушке. Получена зависимость размера области ионизации от напряжения разрядного промежутка. Разработан новый метод исследования концентрации частиц пыли в комплексной плазме, показавший сильную анизотропию плазменного кристалла. Выполнен анализ экспериментальных данных по воздействию низкочастотным электрическим полем на пылевые структуры в ВЧ-разряде в условиях микрогравитации на МКС на установке ПК-3. Получены зависимости размеров войда от напряжения ВЧ-разряда и воздействия переменным электрическим полем при разных давлениях. Предложена физическая модель «закрытия» войда. Разработана кинетическая нелокальная модель положительного столба с пылевой компонентой пространственно-неоднородного положительного столба. Проведен анализ условий зарядки пылевых частиц в облаке, получены зависимости эффективной концентрации ионов и радиуса экранирования в облаке от плотности пылевых частиц и концентрации электронов. На основе представления квантовомеханической матрицы плотности многочастичной системы в виде интеграла по траекториям получено новое представление функции Вигнера, пригодное для численных расчетов. Получено выражение для эффективного псевдопотенциала в фазовом пространстве, учитывающего принцип Паули и обменное взаимодействие фермионов одного сорта. Экспериментально и численно изучены динамика и структура малых систем сильновзаимодействующих пылевых частиц, показавшая, что размер области локализации частицы и фрактальную размерность траекторий частиц системы можно использовать в качестве критических параметров, отслеживающих фазовое состояние малых систем взаимодействующих частиц. Для описания структурных фазовых переходов для трехмерных систем целесообразно использовать кумулянты, характеризующие ориентационный порядок, а для двумерных систем предложено использовать индикаторы плавления на основе свойств твердотельных кластеров из частиц с шестью соседями и кластеров, состоящих из дефектов. По результатам экспериментальных исследований и на основе представленных теоретических оценок было сделано заключение о структуре кластера диамагнитных частиц в антипробкотронном магнитном поле. Усовершенствована модель плазменно-пылевой системы для учёта влияния эффектов разряда в широком диапазоне параметров газового разряда. Улучшен механизм переноса энергии между степенями свободы плазменно-пылевой системы. Проведено теоретическое исследование зависимости межчастичного расстояния в плазменно-пылевой структуре от температуры газа разряда. С помощью методов МД и МДВП и МКВП проведено исследование зависимости давления и внутренней энергии водородной неидеальной плазмы от температуры и концентрации электронов в диапазоне температур от 10000 до 50000К и диапазоне концентраций электронов от 1020 до 1024 см⁻³. Протон-протонные парные корреляционные функции (ПКФ) были рассчитаны в области плотностей водорода, где ожидается фазовый переход. Определено, что фазовый переход имеет электронную природу, поскольку связан с локальной частичной ионизацией молекул H₂ с образованием молекулярных ионов H²⁺ и H³⁺. Исследовано влияние зарядово-градиентной силы, связанной с непостоянством заряда пылевых частиц, на распространение низкочастотных пылезвуковых волн. Продемонстрировано, что зарядово-градиентная и поляризационная силы могут достигать сопоставимой величины в бесстолкновительной плазме с горячими электронами, но действуют в противоположных направлениях. Проведено аналитическое решение электронного кинетического уравнения Больцмана для исследования процесса установления ФРЭЭ и скоростей неупругих процессов в благородных газах и жидкостях. С использованием полученных решений рассчитаны скорости ударного возбуждения и ионизации. Впервые показано, что в благородных средах с резко нарастающей зависимостью транспортной частоты столкновений от энергии электронов скорость ионизации электронным ударом можно рассчитывать с помощью стационарной ФРЭЭ даже при наличии интенсивной ионизации. Впервые найдено явное аналитическое выражение для поперечной диэлектрической проницаемости максвелловской плазмы, учитывающее квантовые эффекты, обусловленные как пространственной и частотной дисперсией, так и наличием собственного магнитного момента у частиц плазмы. Предложен гравитационно-оптический метод для распознавания космических галактических и антигалактических кластеров во Вселенной. Диполь-дипольное взаимодействие между ридберговскими состояниями приводит с ростом параметра неидеальности (отношение энергии взаимодействия между частицами к температуре) к образованию цепочечных и более сложных ветвистых структур, а также колец. Обнаружена корреляция выхода жесткого рентгена из межэлектродной среды с конфигурациями рентгеновских изображений межэлектродных ансамблей, зафиксированными CCD-камерой. Предложен новый способ удержания макрочастиц силами ионного увлечения, создаваемыми направленным вертикально вверх потоком ионов.