Існування солітонів KDV та MKDV малої амплітуди в намагніченій запиленій плазмі з q-неекстенсивними розподіленими електронами
Анотація
Існування та характеристики поширення пилово-іонно-акустичних (DIA) солітонів Кортевега-де Фріза (KdV) і модифікованих KdV солітонів малої амплітуди в трикомпонентній намагніченій плазмі, що складається з позитивних інерційних іонів зі зміною тиску, неінерційних електронів і негативно заряджених нерухомих частинок пилу теоретично та чисельно досліджено, коли електрони підкоряються q-неекстенсивному розподілу швидкостей. Використовуючи метод редуктивних збурень, отримати KdV і модифіковані рівняння KdV і отримати солітонні рішення DIA разом із відповідними потенціалами малої амплітуди. Це дослідження показує, що існують стискаючі та/або розріджені солітони та відсутні солітони взагалі через параметричну залежність від нелінійного коефіцієнта першого порядку через щільність позитивних іонів і негативних частинок пилу та неектенсивність електронів. Співіснування стискаючих і розріджених солітонів з'являється шляхом підвищення міри коефіцієнта нелінійності до другого порядку за допомогою модифікованого рівняння KdV. Чисельно обговорюються такі властивості, як швидкість, амплітуда, ширина тощо.
Завантаження
Посилання
C. Thompson, A. Barkan, N. D’angelo, and R. L. Merlino, ”Dust acoustic waves in a direct current glow discharge,” Phys. Plasmas, 4(7), 2231-2353 (1997). https://doi.org/10.1063/1.872238
N.N. Rao, P.K. Shukla, and M.Y. Yu, ”Dust-acoustic waves in dusty plasmas.” Planet. Space Sci. 38(4), 543–546 (1990). https://doi.org/10.1016/0032-0633(90)90147-I
P.K. Shukla, and V.P. Silin, ”Dust ion-acoustic wave”. Phys. Scr. 45(5), 508 (1992). https://dx.doi.org/10.1088/0031-8949/45/5/015
P.V. Bliokh, and V.V. Yaroshenko, ”Electrostatic waves in saturns rings,” Soviet Astron. 29, 330–336 (1985). https://adsabs.harvard.edu/full/1985SvA....29..330B
M. Rosenberg, ”On dust wave instabilities in collisional magnetized plasmas,” IEEE Trans. Plasma Sci. 44(4), 451–457 (2016). https://doi.org/10.1109/TPS.2015.2499119
P.K. Shukla, M.Y. Yu, and R. Bharuthram, ”Linear and nonlinear dust drift waves,” J. Geophys. Res.: Space Sci. 96(A12), 21343–21346 (1991). https://doi.org/10.1029/91JA02331
F. Melandso, ”Lattice waves in dust plasma crystals,” Phys. Plasmas, 3(11), 3890–3901 (1996). https://doi.org/10.1063/1.871577
R.L. Merlino, A. Barkan, C. Thompson, and N. D’Angelo, ”Laboratory studies of waves and instabilities in dusty plasmas,” Phys. Plasmas, 5(5), 1607–1614 (1998). https://doi.org/10.1063/1.872828
S. Ghosh, S. Sarkar, M. Khan, and M.R. Gupta, ”Nonlinear properties of small amplitude dust ion acoustic solitary waves,” Phys. Plasmas, 7(9), 3594–3599 (2000). https://doi.org/10.1063/1.1287140
B.C. Kalita, S. Das, and D. Bhattacharjee, ”Determination of the measure of size (amplitude) of perturbation and its role in the process of enforcing discrete Korteweg-de Vries solitons to modified Korteweg-de Vries solitons as means of continuum hypothesis in a multi-component dusty plasma,” Phys. Plasmas, 24(10), 102121 (2017). https://doi.org/10.1063/1.5005535
S. Das and D.C. Das, ”Compressive and rarefactive dust ion-acoustic korteweg–de vries and modified korteweg–devries solitons in a multi-component dusty plasma,” J. Korean Phys. Soc. 83, 328 (2023). https://doi.org/10.1007/s40042-023-00892-w
R. Khanam, M. Rahman, and S.N. Barman, ”Nonlinear propagation of ion acoustic solitary waves in weakly relativistic plasmas with positive and negative ions: The effect of electron inertia,” Adv. Appl. Fluid Mech. 30(2), 169–185 (2023). https://doi.org/10.17654/0973468623010
Y. Nakamura, and A. Sarma, ”Observation of ion-acoustic solitary waves in a dusty plasma,” Phys. Plasmas, 8(9), 3921–3926 (2001). https://doi.org/10.1063/1.1387472
X. Liang, J. Zheng, J.X. Ma, W.D. Liu, J. Xie, G. Zhuang, and C.X. Yu, ”Experimental observation of ion-acoustic waves in an inhomogeneous dusty plasma,” Phys. Plasmas, 8(5), 1459–1462 ()2001). https://doi.org/10.1063/1.1362530
S. Ghosh, S. Sarkar, M. Khan, and M.R. Gupta, ”Small amplitude nonlinear dust ion acoustic waves in a magnetized dusty plasma with charge fluctuation,” Phys. Scr. 63(5), 395 (2001), https://dx.doi.org/10.1238/Physica.Regular.063a00395
M.G.M. Anowar, and A.A. Mamun, ”Dust ion-acoustic solitary waves in a hot adiabatic magnetized dusty plasma,” Phys. Lett. A, 372(37), 5896–5900 (2008). https://doi.org/10.1016/j.physleta.2008.07.056
T. Saha, and P. Chatterjee, ”Obliquely propagating ion acoustic solitary waves in magnetized dusty plasma in the presence of nonthermal electrons,” Phys. Plasmas, 16(1), 013707 (2009). https://doi.org/10.1063/1.3067824
M. Shahmansouri, and H. Alinejad, ”Arbitrary amplitude dust ion acoustic solitary waves in a magnetized suprathermal dusty plasma,” Phys. Plasmas, 19(12), 123701 (2012). https://doi.org/10.1063/1.4769850
A.P. Misra, and A. Barman, ”Oblique propagation of dust ion-acoustic solitary waves in a magnetized dusty pair-ion plasma,” Phys. Plasmas, 21(7), 073702 (2014). https://doi.org/10.1063/1.4886125
A. Atteya, S. Sultana, and R. Schlickeiser, ”Dust-ion-acoustic solitary waves in magnetized plasmas with positive and negative ions: The role of electrons superthermality,” Chinese J. Phys. 56(5), 1931–1939 (2018). https://doi.org/10.1016/j.cjph.2018.09.002
N. Zerglaine, K. Aoutou, and T.H. Zerguini, ”Propagation of dust ion acoustic wave in a uniform weak magnetic field,” Astrophys. Space Sci. 364, 84 (2019). https://doi.org/10.1007/s10509-019-3573-5
Md.R. Hassan, and S. Sultana, ”Damped dust-ion-acoustic solitons in collisional magnetized nonthermal plasmas,” Contr. Plasma Phys. 61(9), e202100065 (2021). https://doi.org/10.1002/ctpp.202100065
S.Md. Abdus, A.Md. Ali, and A.Md. Zulfikar, ”Higher-order nonlinear and dispersive effects on dust-ion-acoustic solitary waves in magnetized dusty plasmas,” Results Phys. 32, 105114, (2022). https://doi.org/10.1016/j.rinp.2021.105114
A. R´enyi, ”On a new axiomatic theory of probability,” Acta Mathematica Academiae Scientiarum Hungaricae, 6(3-4), 285–335 (1955). https://doi.org/10.1007/BF02024393
C. Tsallis, ”Possible generalization of boltzmann-gibbs statistics,” J. Stat. Phys. 52, 479–487 (1988). https://doi.org/10.1007/BF01016429
M. Tribeche, L. Djebarni, and R. Amour, ”Ion-acoustic solitary waves in a plasma with a q-nonextensive electron velocity distribution,” Phys. Plasmas, 17(4), 042114 (2010). https://doi.org/10.1063/1.3374429
H.R. Pakzad, ”Effect of q-nonextensive electrons on electron acoustic solitons,” Phys. Scr. 83(1), 015505 (2010). https://dx.doi.org/10.1088/0031-8949/83/01/015505
U.K. Samanta, A. Saha, and P. Chatterjee, ”Bifurcations of dust ion acoustic travelling waves in a magnetized dusty plasma with a q-nonextensive electron velocity distribution,” Phys. Plasmas, 20(2), 022111 (2013). https://doi.org/10.1063/1.4791660
A.A. Mahmoud, E.M. Abulwafa, A.F. Al-Araby, and A.M. Elhanbaly, ”Plasma parameters effects on dust acoustic solitary waves in dusty plasmas of four components,” Adv. Math. Phys. 11, 7935317 (2018). https://doi.org/10.1155/2018/7935317
F. Araghi, S. Miraboutalebi, and D. Dorranian, ”Effect of variable dust size, charge and mass on dust acoustic solitary waves in nonextensive magnetized plasma,” Indian J. Phys. 94, 547–554 (2020). https://doi.org/10.1007/s12648-019-01488-6
P. Eslami, M. Mottaghizadeh, and H.R. Pakzad, ”Nonplanar dust acoustic solitary waves in dusty plasmas with ions and electrons following a q-nonextensive distribution,” Phys. Plasmas, 18(10), 102303 (2011). https://doi.org/10.1063/1.3642639
A. Saha, and P. Chatterjee, ”Propagation and interaction of dust acoustic multi-soliton in dusty plasmas with q-nonextensive electrons and ions,” Astrophys. Space Sci. 353, 169–177 (2014). https://doi.org/10.1007/s10509-014-2028-2
P. Chatterjee, K. Roy, and U.N. Ghosh, Waves and Wave Interactions in Plasmas, (World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd., 2022), pp. 25-28.
M. Tribeche, L. Djebarni, and R. Amour, ”Ion-acoustic solitary waves in a plasma with a q-nonextensive electron velocity distribution,” Phys. Plasmas, 17(4), 042114 (2010). https://doi.org/10.1063/1.3374429
U.N. Ghosh, P. Chatterjee, and S.K. Kundu, ”The effect of q-distributed ions during the head-on collision of dust acoustic solitary waves,” Astrophys. Space Sci. 339, 255–260 (2012). https://doi.org/10.1007/s10509-012-1009-6
G. Ullah, M. Saleem, M. Khan, M. Khalid, A. Rahman, and S. Nabi, ”Ion acoustic solitary waves in magnetized electron–positron–ion plasmas with tsallis distributed electrons,” Contr. Plasma Phys. 60(10), e202000068 (2020). https://doi.org/10.1002/ctpp.202000068
J. Tamang, A. Abdikian, and A. Saha, ”Phase plane analysis of small amplitude electronacoustic supernonlinear and nonlinear waves in magnetized plasmas,” Phys. Scr. 95(10), 105604 (2020). https://dx.doi.org/10.1088/1402-4896/abb05b
F. Verheest, ”Oblique propagation of solitary electrostatic waves in multispecies plasmas,” J. Phys. A: Math. Theor. 42(28), 285501 (2009). https://dx.doi.org/10.1088/1751-8113/42/28/285501
Авторське право (c) 2024 Муктарул Рахман, Сатьєндра Нат Барман
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
