Еволюцiя одиночної хвилi в квантованiй магнiтоплазмi без зiткнень з анiзотропiєю iонного тиску
Анотація
Ця стаття представляє комплексне дослiдження плазми без зiткнень, що складається iз зарядженого стану важкого позитивного iона та легкого позитивного, а також негативного iона. Виводячи рiвняння Кортевега-де Фрiза (KdV) i використовуючи його стандартне рiшення, ми аналiзуємо характеристики iзольованого профiлю за змiнних параметрiв. Ми виявили, що розчин дає як розрiджений, так i стиснутий солiтон. Для повiльного режиму формуються стислi структури, а для швидкого – розрiдженi солiтарнi структури. Крiм того, iз застосуванням теорiї бiфуркацiй планарних динамiчних систем проаналiзовано фазовi портрети. Цей аналiз динамiчної системи дозволив нам отримати важливу iнформацiю про стабiльнiсть цих структур, представлену рiвнянням KdV.
Завантаження
Посилання
T. Mohsenpoura, H. Ehsanib, and M. Behzadipourc, ”Ion-acoustic solitons in negative ion plasma with relativistic degenerate electrons and positrons,” Waves in Random and Complex Media, 34, 845-857 (2024). https://doi.org/10.1080/17455030.2021.1919338
H.Washimi, and T. Taniuti, ”Propagation of ion-acoustic solitary waves of small amplitude,” Physical Review Letters, 17, 996 (1966). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.17.996
B.D. Fried, R.B. White, and T.K. Samec, ”Ion acoustic waves in a multi-ion plasma,” Physics of Fluids, 14, 2388 (1971). https://doi.org/10.1063/1.1693346
N. Nakamura, M. Nakamura, and T. Itoh, ”Observation of two ion-acoustic waves in an argon-helium plasma,” Physical Review Letters, 37, 209–212 (1976). https://doi.org/10.1103/PHYSREVLETT.37.209
M.Q. Tran, and S. Coquerand, ”Propagation of argon- and helium-ion acoustic modes in an argon helium plasma,” Physical Review A, 14, 2301–2306 (1976). https://doi.org/10.1103/PhysRevA.14.2301
M.Q. Tran, ”Ion acoustic solitons in a plasma: a review of their experimental properties and related theories,” Physica Scripta, 20, 317–327 (1979). https://doi.org/10.1088/0031-8949/20/3-4/004
R.B. White, B.D. Fried, and F.V. Coroniti, ”Structure of ion acoustic solitons and shock waves in a two component plasma,” Physics of Fluids, 15, 1484-1490 (1972). https://doi.org/10.1063/1.1694112
S. Chandrasekhar, ”The density of white dwarf stars,” Philosophical magazine letters, 11, 592-596 (1982). https://doi.org/10.1080/14786443109461710
S. Chandrasekhar, ”The Maximum Mass of Ideal White Dwarfs,” The Astrophysical Journal, 74, 81 (1931). https://doi.org/10.1086/143324
H.M. Van Horn, ”Dense Astrophysical Plasmas,” Science, 252, 384-389 (1991). https://doi.org/10.1126/science.252.5004.384
S. Jahan, E. Booshrat, Sharmin., N.A. Chowdhury, A. Mannan, T.S. Roy, and A.A. Mamun, Electrostatic Ion-Acoustic Shock Waves in a Magnetized Degenerate Quantum Plasma,” Plasma, 4, 426–434 (2021). https://doi.org/10.3390/plasma4030031
M.R. Hossen, and A.A. Mamun, ”Nonplanar shock excitations in a four component degenerate quantum plasma: the effects of various charge states of heavy ions,” Plasma Science and Technology, 17, 177 (2015). https://doi.org/10.1088/1009-0630/17/3/01
P. Chaizy, H. R`eme, J.A. Sauvaud, C. d’Uston, R.P. Lin, D.E. Larson, D.L. Mitchell, et al., ”Negative ions in the coma of comet Halley,” Nature, 349, 393–396 (1991). https://doi.org/10.1038/349393a0
H. Massey, Negative Ions, 3rd edition, Cambridge University Press, Cambridge, 1976).
M. Bacal, and G.W. Hamilton, ”H− and D− Production in Plasmas,” Physical Review Letters, 42, 1538 (1979). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.42.1538
J. Jacquinot, B.D. McVey, and J.E. Scharer, ”Mode conversion of the fast magnetosonic wave in a deuterium-hydrogen tokamak plasma,” Physical Review Letters, 39, 88 (1977). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.39.88
R.A. Gottscho, and C.E. Gaebe, ”Negative ion kinetics in RF glow discharges,” IEEE transactions on plasma science, 14, 92-102 (1986). https://doi.org/10.1109/TPS.1986.4316511
A.A. Mamun, ”Degenerate pressure driven self-gravito-acoustic solitary waves in a self-gravitating degenerate quantum plasma system,” Physics of Plasmas, 25, 022307 (2018). https://doi.org/10.1063/1.5013138
A.A. Mamun, ”Self-gravito-acoustic waves and their instabilities in a self-gravitating degenerate quantum plasma system,” Contributions to Plasma Physics, 60, e201900080 (2019). https://doi.org/10.1002/ctpp.201900080
S. Islam, S. Sultana, and A.A. Mamun, ”Ultra-low frequency shock dynamics in degenerate relativistic plasmas,” Physics of Plasmas, 24, 092308 (2017). https://doi.org/10.1063/1.4994196
S. Islam, S. Sultana, and A.A. Mamun, ”Envelope solitons in three-component degenerate relativistic quantum plasmas,” Physics of Plasmas, 24, 092115 (2017). https://doi.org/10.1063/1.5001834
M. Adnan, G.Williams, A. Qamar, S. Mahmood, and I. Kourakis, ”Pressure anisotropy effects on nonlinear electrostatic excitations in magnetized electron-positron-ion plasmas,” The European Physical Journal D, 68, 1-15 (2014). https://doi.org/10.1140/EPJD%2FE2014-50384-Y
M.K. Deka, D. Mahanta, A.N. Dev, J. Sarma, S.K. Mishra, and E. Saikia, ”Propagation of ion beam modes in a spin degenerate quantum magneto plasma in presence of ionic pressure anisotropy,” AIP Conference Proceedings, 2819, 070004 (2023). https://doi.org/10.1063/5.0137748
M.K. Deka, D. Mahanta, A.N. Dev, J. Sarma, S.K. Mishra, and E. Saikia, ”Features of shock wave in a quantized magneto plasma under the influence of ionic pressure anisotropy and anisotropic viscosity,” AIP Conference Proceedings, 2819, 070005 (2023). https://doi.org/10.1063/5.0137746
Almas, Ata-ur-Rahman, N. Faiz, D.M. Khan, W. Emam, and Y. Tashkandy, ”Oblique Arbitrary Amplitde Dust Ion Acoustic Solitary Waves in Anisotropic Non-Maxwellian Plasmas with Kappa-Distributed Electrons,” Symmetry, 15, 1843 (2023). https://doi.org/10.3390/sym15101843
M. Khalid, A. Kabir, and L.S. Jan, ”Qualitative analysis of nonlinear electrostatic excitations in magnetoplasma with pressure anisotropy,” Zeitschrift f¨ur Naturforschung A, 78, 339–345 (2023). https://doi.org/10.1515/zna-2022-0312
S. Mahmood, S. Hussain,W. Masood, and H. Saleem, ”Nonlinear electrostatic waves in anisotropic ion pressure plasmas,” Physica Scripta, 79, 045501 (2009). https://doi.org/10.1088/0031-8949/79/04/045501
M. Manesh, S. Sijo, V. Anu, G. Sreekal, T.W. Neethu, D.E. Savithri, and C. Venugopal, ”Effect of anisotropy of lighter and heavier ions on solitary waves in a multi-ion plasma,” Phyics of Plasma, 24, 062905 (2017). https://doi.org/10.1063/1.4986107
S.U. Khan, M. Adnan, S. Mahmood, H. Ur-Rehman, and A. Qamar, ”Effect of pressure anisotropy on nonlinear periodic waves in a magnetized superthermal electron-positron-ion plasma,” Brazilian Journal of Physics, 49, 379–390 (2019). https://doi.org/10.1007/s13538-019-00653-w
M. Khalid, and A. Rahman, ”Ion acoustic cnoidal waves in a magnetized plasma in the presence of ion pressure anisotropy,” Astrophysics and Space Science, 364, 28 (2019). https://doi.org/10.1007/s10509-019-3517-0
G. Bordbar, and M. Karami, ”Anisotropic magnetized neutron star,” The European Physical Journal C, 82, 74 (2022). https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-022-10038-0
A. Patidar, and P. Sharma, ”Magnetohydrodynamic wave modes in relativistic anisotropic quantum plasma,” Physics of Plasmas, 27, 042108 (2020). https://doi.org/10.1063/1.5143764
M. Ifran, S. Ali, and A.M. Mirza, ”Solitary waves in a degenerate relativistic plasma with ionic pressure anisotropy and electron trapping effects,” Physics of plasmas, 24, 052108 (2017). https://doi.org/10.1063/1.4981932
B. Pradhan, A. Gowrisankar, A. Abdikian, S. Banerjee, and A. Saha, ”Propagation of ion-acoustic wave and its fractal representations in spin polarized electron plasma,” Physica Scripta, 98, 6 (2023). https://doi.org/10.1088/1402-4896/acd3bf
E.F. El-Shamy, R.C. Al-Chouikh, A. El-Depsy, and N.S. Al-Wadie, ”Nonlinear propagation of electrostatic travelling waves in degenerate dense magnetoplasmas,” Physics of Plasmas, 23, 122122 (2016). https://doi.org/10.1063/1.4972817
K. Singh, P. Sethi, and N.S. Saini, ”Nonlinear excitations in a degenerate relativistic magneto-rotating quantum plasma,” Physics of Plasmas, 26, 092104 (2019). https://doi.org/10.1063/1.5098138
W.F. El-Taibany, E.E. Behery, S.K. El-Labany, and A.M. Abdelghany, ”Gravitoelectrostatic excitations in an opposite polarity complex plasma,” Physics of Plasmas, 26, 063701 (2019). https://doi.org/10.1063/1.5092514
P.K. Prasad, and A. Saha, ”Bifurcation analysis of ion-acousticwaves for Schr¨odinger equation in nonextensive Solar wind plasma,” Advances in Space Research, 67, 9-19 (2021). https://doi.org/10.1016/j.asr.2020.07.031
A. Saha, B. Pradhan, and S. Banerjee, ”Bifurcation analysis of quantum ion-acoustic kink, anti-kink and periodic waves of the Burgers equation in a dense quantum plasma,” The European Physical Journal Plus, 135, 216 (2020). https://doi.org/10.1140/epjp/s13360-020-00235-9
M.M. Selim, A. El-Depsy, and E.F. El-Shamy, ”Bifurcations of nonlinear ion-acoustic travelling waves in a multicomponent magnetoplasma with superthermal electrons,” Astrophysics and Space Science, 360, 66 (2015). https://doi.org/10.1007/s10509-015-2574-2
R.A. Shahein, and A.R. Seadawy, ”Bifurcation analysis of KP and modified KP equations in an unmagnetized dust plasma with nonthermal distributed multi-temperatures ions,” Indian Journal of Physics, 93, 941-949 (2019). https://doi.org/10.1007/s12648-018-1357-3
Prasad P.K., and Saha A. ”Dynamical behavior and multistability of ion-acoustic waves in a magnetized Auroral zone plasma,” Journal of Astrophysics and Astronomy, 42, 9 (2021). https://doi.org/10.1007/s12036-021-09721-7
M.K. Islam, S. Biswas, N.A. Chowdhury, A. Mannan, M. Salahuddinv, and A.A. Mamun, ”Obliquely propagating ion-acoustic shock waves in a degenerate quantum plasma,” Contributions to Plasma Physics, 62, e202100073 (2021). https://doi.org/10.1002/ctpp.202100073
N. Akhtar, and S. Mahmood, ”Effect of Ion Temperature Anisotropy on Modulated Electrostatic Waves and Envelope Solitons in a Magnetized Plasma,” IEEE Transactions on Plasma Science, 50, 3760-3773 (2022). https://doi.org/10.1109/TPS.2022.3200476
J.A. Bittencourt, Fundamentals of Plasma Physics, 3rd ed. (Springer, New York, NY, USA, 2004).
G.F. Chew, M.L. Goldberger, and F.E. Low, ”The Boltzmann equation and the one-fluid hydromagnetic equations in the absence of particle collisions,” Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 236(1204), 112–118 (1956). https://www.jstor.org/stable/99870
M. Irfan, S. Ali, S.A. El-Tantawy, and S.M.E. Ismaeel, ”Three dimensional ion-acoustic rogons in quantized anisotropic magnetoplasmas with trapped/untrapped electrons,” Chaos, 29, 103133 (2019). https://doi.org/10.1063/1.5109157
W. Baumjohann, and R.A. Treumann, Basic Space Plasma Physics, (Imperial College Press, London, 1996).
E.I. El-Awady, and M. Djebli, ”Dust acoustic waves in a collisional strongly coupled dusty plasmas,” Astrophysics and Space Science, 342, 105–111 (2012). http://dx.doi.org/10.1007%2Fs10509-012-1159-6
Авторське право (c) 2024 Дiпсiха Маханта, Джнандйотi Сарма
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).