Возможность образования дебаевских молекул в

И.И. Климовский1, Д.С. Лапицкий2, А.Д. Яшков2.
1
Объединенный институт высоких температур РАН, г. Москва
2
Московский физико-технический институт (государственный университет)
ВОЗМОЖНОСТЬ ПОЛУЧЕНИЯ ДЕБАЕВСКИХ АТОМОВ В ТЕРМИЧЕСКОЙ
ПЛАЗМЕ ПАРОВ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ
В предыдущем докладе автора показана возможность реализации дебаевских
атомов (АД) в изотермической плазме (температура Т = 600 К) в диапазоне концентраций электронов ne (ионов ni) от 107 до 1012 см-3. В данном докладе приводятся результаты теоретического анализа возможности получения АД в термической плазме паров
щелочных металлов (Li, Na, K, Rb, Cs). При этом предполагалось, что переменным параметром является температура Т, определяющая давление насыщенных паров (концентрацию атомов na) и степень их ионизации
(ne и ni). По известным значениям ne рассчитывались длины свободных пробегов электронов λe
и ионов λi. Область корректности расчетов определялась по условию λe, λi >> RD (радиус Дебая в
квазинейтральной плазме).
Для каждого из щелочных металлов расчеты проводились для диапазона температур,
обеспечивающего изменение na примерно в пределах от 1012 до 1015 см-3, ne – в пределах от 105
до 1010 см-3. Радиусы пылевых частиц Rп, отнесенные к радиусу Дебая брались равными 0,1 0,05. Безразмерный потенциал частицы рассчитывался по соотношению.
1
(M / m ) 2
ϕ 0 = 2,3 lg i e
1+ ϕ0 ,
Потенциалы взаимодействия дебаевских
где Mi и me – соответственно массы иона и элек- атомов.
трона.
Rp/RD = 0.03.1 – Li,T = 600 К,na =
16
_3
8
-3
– Cs,T = 600
На рисунке представлены потенциалы 6.365*10 6 см 23,ne= _310 см .2
8
К,na = 3.692*10 см ,ne= 10 см-3.
взаимодействия АД в термической плазме паров
Li и Cs для одинаковых значений ne. Видно, что
в случае Cs глубина потенциальной ямы значительно превышает как глубину потенциальной ямы в случае лития, так и температуру плазмы. В случае использования паров
цезия это позволяет надеяться не только на реализацию дебаевских атомов, но и дебаевских молекул, а также дебаевской жидкости, которая должна образоваться в том случае, когда поперечный размер плазменно-пылевого образования, состоящего из взаимодействующих АД много больше радиуса Дебая.
РЕФЕРАТ
И.И. Климовский, Д.С. Лапицкий, А.Д. Яшков. Возможность получения дебаевских атомов в термической плазме паров щелочных металлов
В работе вычислена энергия парного взаимодействия дебаевских атомов в изотермической квазинейтральной пылевой плазме. Была найдена энергия взаимодействия
двух дебаевских атомов, которая имеет минимум в энергии, что указывает на возможность образования дебаевких молекул в плазме. Расчитаны условия образования подобных структур в плазме паров щелочных металлов и проанализирована возможность
образования их для Li,Na,K,Cs. Для всех рассмотреных щелочных металлов указана
возможность образования дебаевких молекул.