Физика неидеальной плазмы, Фортов В.Е., Храпак А.Г., Якубов И.Т., 2004

Физика неидеальной плазмы, Фортов В.Е., Храпак А.Г., Якубов И.Т., 2004.
  Книга посвящена плазме высокой плотности, сжатой так сильно, что энергия межчастичного взаимодействия становится сопоставимой с кинетической энергией теплового движения. Эффекты межчастичного взаимодействия — неидеальность — определяют необычные свойства такой плазмы. Большая часть вещества Вселенной находится именно в этом экзотическом состоянии. Интерес к исследованию свойств неидеальной плазмы возрос в последние годы, когда состояния с высокой концентрацией энергии, составляющие основу многих современных технических устройств и энергетических установок, стали доступны импульсным экспериментам. В книге рассматриваются методы генерации и диагностики неидеальной плазмы. Приведены результаты экспериментальных исследований термодинамических, переносных и оптических свойств. Обсуждаются основные теоретические методы и модели. Особое внимание обращено на быстро развивающиеся новые направления физики неидеальной плазмы, такие как металлизация диэлектриков и диэлектризация металлов, однозарядная плазма, пылевая плазма и её кристаллизация.
Для студентов, аспирантов, и научных работников, занимающихся вопросами физики плазмы, плотных сред, статистической теорией многих частиц, вопросами плазменных технологий и явлениями в газовом разряде.

Межчастичные взаимодействия.
При малых плотностях низкотемпературная, частично ионизованная плазма может рассматриваться как смесь идеальных газов электронов, ионов, атомов и молекул. Частицы движутся с тепловыми скоростями, в основном по прямолинейным траекториям, лишь изредка сталкиваясь друг с другом. Иначе говоря, времена свободных пробегов оказываются большими по сравнению с временами межчастичных взаимодействий. При повышении плотности средние расстояния между частицами уменьшаются, и все большее время частицы начинают проводить, взаимодействуя друг с другом.
Средняя энергия взаимодействия между частицами при этом возрастает. Когда средняя энергия межчастичного взаимодействия оказывается сопоставимой с кинетической энергией теплового движения, плазма становится неидеальной. Свойства такой плазмы весьма необычны, и ее нельзя описывать простыми соотношениями теории идеальных газов.
Если плазма полностью ионизована, ее состояние определяется кулоновскими взаимодействиями, специфика которых состоит в дальнодействии. Поэтому в разреженной плазме частицы движутся в слабых, но самосогласованных полях, создаваемых всем коллективом частиц. По мере сжатия энергия взаимодействия возрастает, но в нее все больший вклад начинает давать короткодействующее взаимодействие.
Оглавление
Предисловие
Глава 1. Неидеальная плазма. Основные представления
§1.1. Межчастичные взаимодействия. Критерии неидеальности    
§1.2. Область существования неидеальной плазмы. Классификация состояний
§1.3. Неидеальная плазма в природе. Научно-технические приложения
Литература
Глава 2. Электрические методы генерации неидеальной плазмы
§2.1. Нагрев в омических печах
§2.2. Изобарический джоулев нагрев
§2.3. Электрические разряды высокого давления
Литература
Глава 3. Динамические методы генерации неидеальной плазмы
§3.1. Принципы динамической генерации и диагностики плазмы
§3.2. Динамическое сжатие плазмы цезия
§3.3. Сжатие инертных газов мощными ударными волнами
§3.4. Изоэнтропическое расширение ударно-сжатых металлов.
§3.5. Генерация сверхплотной плазмы в мощных ударных волнах
§3.6. Неидеальная плазма при воздействии мощных потоков направленной энергии
Литература
Глава 4. Ионизационное равновесие и термодинамические свойства слабоионизованной плазмы
§4.1. Частично ионизованная плазма
§4.2. Аномальные свойства плазмы металлов
§4.3. Снижение потенциала ионизации и кластерные ионы в слабонеидеальной плазме
§4.4. Капельная модель неидеальной плазмы паров металлов. Аномально высокая электропроводность
§4.5. Металлизация плазмы
Литература
Глава 5. Термодинамика плазмы с развитой ионизацией
§5.1. Однокомпонентная плазма на нейтрализующем фоне компенсирующего заряда
§5.2. Многокомпонентная плазма. Результаты теории возмущений
§5.3. Псевдопотенциальные модели. Расчеты методом Монте-Карло
§5.4. Вклад связанных состояний. Модель ограниченного атома
§5.5. Квазиклассическое приближение
§5.6. Метод функционала плотности
§5.7. Квантовый метод Монте-Карло
§5.8. Сопоставление с экспериментом
§5.9. О фазовых переходах в неидеальной плазме
Литература
Глава 6. Электрическая проводимость частично ионизованной плазмы
§6.1. Проводимость идеальной и частично ионизованной плазмы
§6.2. Проводимость слабонеидеальной плазмы
§6.3. Проводимость плотной слабоионизованной плазмы
§6.4. Термоэлектрический коэффициент
Литература
Глава 7. Проводимость полностью ионизованной плазмы
§7.1. Кинетические уравнения и результаты асимптотических теорий
§7.2. Результаты измерений удельной электропроводности
§7.3. Результаты расчетов удельной электропроводности
§7.4. Проводимость сильнонеидеальной «холодной плазмы»
§7.5. Проводимость неидеальной плазмы при повышенных температурах. Влияние ионного остова
Литература
Глава 8. Оптические свойства плотной плазмы
§8.1. Исследования оптических свойств
§8.2. Основные радиационные процессы в разреженной атомарной плазме
§8.3. Влияние слабой неидеальности: уширение и сдвиг спектральных линий, смещение порога фотоионизации
§8.4. Функция распределения микрополя в неидеальной плазме
§8.5. Принцип спектроскопической устойчивости
§8.6. Непрерывные спектры сильнонеидеальной плазмы
§8.7. Перестройка непрерывных спектров легкокипящих металлов при переходе металл-диэлектрик
Литература
Глава 9. Металлизация неидеальной плазмы
§9.1. Методы многократного ударно-волнового сжатия конденсированных диэлектриков
§9.2. Результаты измерения электропроводности. Модель ионизации давлением
§9.3. Металлизация диэлектриков
§9.4. Ионизация давлением
Литература
Глава 10. Однозарядная плазма
§10.1. Способы удержания однозарядной плазмы
§10.2. Неидеальность и вигнеровская кристаллизация
§10.3. Плавление мезоскопических плазменных кристаллов
§10.4. Кулоновские кластеры
Литература
Глава 11. Пылевая плазма
§11.1. Введение
§11.2. Элементарные процессы в пылевой плазме
§11.3. Неидеальность пылевой плазмы и фазовые переходы
§11.4. Колебания, волны и неустойчивости в пылевой плазме.
§11.5. Новые направления исследований пылевой плазмы
Литература
Приложение I. Критические параметры металлов
Приложение II. Транспортные сечения рассеяния электрона на атомах инертных газов
Приложение III. Работа выхода электронов из металлов.