Релятивістський вплив на пилово-електронно-акустичні самітні хвилі в ненамагніченій плазмі з неекстенсивними іонами
Анотація
Теоретично дослiджено нелiнiйнi властивостi пилово-електронно-акустичних (DEA) одиночних хвиль та поведiнку їх поширення в моделi ненамагнiченої релятивiстської плазми. Така плазма складається iз слаборелятивiстських електронiв, невеликих розподiлених iонiв i негативно заряджених нерухомих частинок пилу. Виходячи з набору односпрямованих рiвнянь рiдини для електронiв i неекстенсивного розподiлу для iонiв з рiвнянням Пуассона, рiвняння Кортевега-де Фрiза (KdV) i модифiкованi рiвняння KdV (mKdV) визначаються за допомогою методу редуктивного збурення та їх солiтонних рiшень, отриманих таким чином, для аналiзу режиму iснування та основних характеристик солiтонiв DEA малої амплiтуди. Детально розглянуто вплив фiзичних параметрiв, а саме спiввiдношення густини iонiв до електронної кiлькостi (δ), релятивiстського коефiцiєнта потоку (ν0/c ) та параметра неекстенсивностi iонiв (q) на динамiку солiтарних утворень. Результат показує iснування як стислих, так i розрiджених солiтонiв DEA KdV i лише стиснутих солiтонiв DEA mKdV в дiапазонi −1 < q < 3, з рiзними δ i ν0/c у плазмi. Крiм того, у статтi чисельно проаналiзовано вплив усiх фiзичних параметрiв на поширення одиночних хвиль DEA, що вiдповiдають рiвнянням KdV та mKdV. Результати цього дослiдження можуть допомогти прояснити основнi характеристики нелiнiйних або нелiнiйних бiжучих хвиль, що поширюються як у лабораторнiй, так i в космiчнiй плазмi, а також у астрофiзичному плазмовому середовищi.
Завантаження
Посилання
S. Bansal, and M. Aggarwal, ”Non-planar electron-acoustic waves with hybrid Cairns–Tsallis distribution,” Pramana – J. Phys. 92, 49 (2019). https://doi.org/10.1007/s12043-018-1713-z
H.R. Pakzad, ”Effect of q-nonextensive distribution of electrons on electron acoustic solitons,” Astrophys Space Science, 333, 247–255 (2011). https://doi.org/10.1007/s10509-010-0570-0
H. Demiray, and C. Bayındır, ”A note on the cylindrical solitary waves in an electron-acoustic plasma with vortex electron distribution,” Physics of Plasmas, 22, 092105 (2015). https://doi.org/10.1063/1.4929863
P. Chatterjee, G. Mondal, and C.S. Wong, ”Electron acoustic dressed soliton in quantum plasma,” Indian J. Phys. 87(8), 827–834 (2013). https://doi.org/10.1007/s12648-013-0292-6
J. Goswami, J. Sarkar, S. Chandra, and B. Ghosh, ”Amplitude-modulated electron-acoustic waves with bipolar ions and kappadistributed positrons and warm electrons,” Pramana – J. Phys. 95, 54 (2021). https://doi.org/10.1007/s12043-021-02085-1
S. Chandra, and B. Ghosh, ”Modulational instability of electron-acoustic waves in relativistically degenerate quantum plasma,” Astrophysics and Space Science, 342, 417–424 (2012). https://doi.org/10.1007/s10509-012-1186-3
S. Roy, S. Saha, S. Raut, and A.N. Das, ”Studies on the effect of kinematic viscosity on electron-acoustic cylindrical and spherical solitary waves in a plasma with trapped electrons,” Journal of Applied Mathematics and Computational Mechanics, 20(2), 65-76 (2021). https://doi.org/10.17512/jamcm.2021.2.06
M. Rosenberg, and G. Kalman, ”Dust acoustic waves in strongly coupled dusty plasmas,” Physical Rrview E, 56(6), (1997). https://doi.org/10.1103/PhysRevE.56.7166
H.J. Dehingia, and P.N. Deka, ”Structural variations of dust acoustic solitary waves (DASWs) propagating in an inhomogeneous plasma,” East European Journal of Physics, (1), 19-27 (2023). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2023-1-02
N.N. Rao, P.K. Shukla, and M.Y. Yu, ”Dust-acoustic waves in dusty plasmas,” Planetary and space science, 38(4), 543-546 (1990). https://doi.org/10.1016/0032-0633(90)90147-I
A. Barkan, R.L. Merlino, and N. D’angelo, ”Laboratory observation of the dust-acoustic wave mode,” Physics of Plasmas, 2(10), 3563-3565 (1995). https://doi.org/10.1063/1.871121
N. D’Angelo, ”Coulomb solids and low-frequency fluctuations in RF dusty plasmas,” Journal of Physics D: Applied Physics, 28(5), 1009 (1995). https://doi.org/10.1088/0022-3727/28/5/024
R. Jahangir, and W. Masood, ”Interaction of electron acoustic waves in the presence of superthermal electrons in terrestrial magnetosphere,” Physics of Plasmas, 27, 042105 (2020). https://doi.org/10.1063/1.5143400
A.M. El-Hanbaly, E.K.El-Shewy, A. Elgarayhi, and A.I. Kassem, ”Propagation of Electron Acoustic Soliton, Periodic and Shock Waves in Dissipative Plasma with a q-Nonextensive Electron Velocity Distribution,” Communications in Theoretical Physics, 64(5), 529–536 (2015). https://doi.org/10.1088/0253-6102/64/5/529
S. Chandra, and B. Ghosh, ”Modulational instability of electron-acoustic waves in relativistically degenerate quantum plasma,” Astrophys. Space Sci. 342, 417–424 (2012). https://doi.org/10.1007/s10509-012-1186-3
H. Asgari, S.V. Muniandy, and C.S. Wong, ”Dust-acoustic solitary waves in dusty plasmas with non-thermal ions,” Physics of Plasmas, 20, 023705 (2013). https://doi.org/10.1063/1.4793743
A.M. El-Hanbaly, E.K. El-Shewy, A.I. Kassem, and H.F. Darweesh, ”Nonlinear Electron Acoustic Waves in Dissipative Plasma with Superthermal Electrons,” Applied Physics Research, 8(1), 1916-9639 (2016). http://dx.doi.org/10.5539/apr.v8n1p64
S.V. Singh, and G.S. Lakhina, ”Generation of electron-acoustic waves in the magnetosphere,” Planetary and Space Science, 49(1), 107-114 (2001). https://doi.org/10.1016/S0032-0633(00)00126-4
S. Bansal, T.S. Gill, and M.Aggarwal, ”Oblique modulation of electron acoustic waves in nonextensive plasm,” Physics of Plasmas, 26, 072116 (2019). https://doi.org/10.1063/1.5094245
A.A. Mamun, ”Dust–electron-acoustic shock waves due to dust charge fluctuation,” Physics Letters A, 372, 4610–4613 (2008). https://doi.org/10.1016/j.physleta.2008.04.038
R. Jahangir, W. Masood, and H. Rizvi, ”Interaction of electron acoustic solitons in auroral region for an electron beam plasma system,” Frontiers in Astronomy and Space Sciences, 9, 1-13 (2022). https://doi.org/10.3389/fspas.2022.978314
S. Das,and D.C. Das, ”Higher-order nonlinear dust ion acoustic (DIA) solitary waves in plasmas with weak relativistic effects in electrons and ions,” The European Physical Journal D, 77, 39 (2023). https://doi.org/10.1140/epjd/s10053-023-00621-9
S. Das, ”Weak Relativistic Effect in the Formation of Ion-Acoustic SolitaryWaves in Dusty Plasma,” IEEE Transactions on Plasma Science, 50(7), 2225-2229 (2022). https://doi.org/10.1109/TPS.2022.3181149
T.F. Rahman, S. Tarofder, M.M. Orani, J. Akter, and A.A. Mamun, ”(3+ 1)-dimensional cylindrical dust ion-acoustic solitary waves in dusty plasma,” Results in Physics, 53, 106907 (2023). https://doi.org/10.1016/j.rinp.2023.106907
S. Benaiche, M. Bacha, A. Merriche, and R. Amour, ”Effect of Tsallis–Gurevich distributed ions on nonlinear dust-acoustic oscillations in collisionless nonextensive plasma,” Contributions to Plasma Physics, 63(2), e202200132 (2023). https://doi.org/10.1002/ctpp.202200132
R. Amour, and M. Tribeche, ”Semi-analytical study of variable charge dust acoustic solitary waves in a dusty plasma with a q-nonextensive ion velocity distribution,” Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation, 16(9), 3533-3539 (2011). https://doi.org/10.1016/j.cnsns.2010.12.037
M. Tribeche, and A. Merriche, ”Nonextensive dust-acoustic solitary waves,” Physics of Plasmas, 18(3), 034502 (2011). https://doi.org/10.1063/1.3561789.
S. Tarofder, A. Mannan, and A.A. Mamun, ”Cylindrical Three Dimensional Dust–Ion–Acoustic Solitary Waves in Nonthermal Plasmas,” Plasma Physics Reports, 49, 1014–1022 (2023). https://doi.org/10.1134/S1063780X23600354
S. Bhowmick, and B. Sahu, ”Propagation properties of dust-electron-acoustic waves in weakly magnetized dusty nonthermal plasmas,” Contributions to Plasma Physics, 61(1), e202000091 (2021). https://doi.org/10.1002/ctpp.202000091
B.C. Kalita, and S. Das, ”Dust ion acoustic (DIA) solitary waves in plasmas with weak relativistic effects in electrons and ions,”Astrophys. Space Sci. 352, 585–592 (2014). https://doi.org/10.1007/s10509-014-1954-3
B.C. Kalita, and M. Deka, ”Investigation of solitary waves in warm plasma for smaller order relativistic effects with variable pressures and inertia of electrons,” Astrophys. Space Sci. 343(2), 609–614 (2013). https://doi.org/10.1007/s10509-012-1261-9
R. Das, and K.C. Nath, ”Modified Korteweg-de Vries solitons on dust ion acoustic waves in a warm plasma with electrons’ drift motion,” Advances and Applications in Fluid Mechanics, 19(3), 541-553 (2016). http://dx.doi.org/10.17654/FM019030541
B.C. Kalita, R. Das, and H.K. Sarmah, ”Weakly relativistic solitons in a magnetized ion-beam plasma in presence of electron inertia,” Physics of Plasmas, 18(1), 012304 (2011). https://doi.org/10.1063/1.3536428
B.C. Kalita, and M. Choudhury, ”The role of unidirected relativistic electrons with inertia in the formation of weakly relativistic ion acoustic solitons in magnetized plasma,” Astrophys. Space Sci. 346, 375–382 (2013). https://doi.org/10.1007/s10509-013-1468-4
B.C. Kalita, and R. Kalita, ”Implicit role of Cairns distributed ions and weak relativistic effects of electrons in the formation of dust acoustic waves in plasma,” Journal of Plasma Physics, 82(2), 905820201 (2016). https://doi.org/10.1017/S0022377816000167
B.C. Kalita, and S. Das, ”Comparative study of dust ion acoustic Korteweg–de Vries and modified Korteweg–de Vries solitons in dusty plasmas with variable temperatures,” Journal of Plasma Physics, 83(5), 905830502 (2017). https://doi.org/10.1017/S0022377817000721
A. Renyi, ”On a new axiomatic theory of probability,” Acta Mathematica Academiae Scientiarum Hungarica, 6, 285-335 (1955). https://doi.org/10.1007/BF02024393
C. Tsallis, ”Possible generalization of Boltzmann-Gibbs statistics,” Journal of statistical physics, 52, 479-487 (1988). https://doi.org/10.1007/BF01016429
U.S. Kumar, A. Saha, and P. Chatterjee, ”Bifurcations of dust ion acoustic travelling waves in a magnetized dusty plasma with a q-nonextensive electron velocity distribution,” Physics of Plasmas, 20(2), 022111 (2013). https://doi.org/10.1063/1.4791660
A.A. Mahmoud, E.M. Abulwafa, A.A.F. Al-Araby, and A.M. Elhanbaly, ”Plasma parameters effects on dust acoustic solitary waves in dusty plasmas of four components,” Advances in Mathematical Physics, 1, 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 Journal of Physics, 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,” Physics of 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,” Astrophysics and Space Science, 353, 169-177 (2014). https://doi.org/10.1007/S10509-014-2028-2
F.J. Lin, Z.H. Chen, X.Q. Li, J.J. Liao, and Z. Yun, ”Generation and evolution of magnetic field in the relativistic plasma following q-nonextensive distribution,” Physics of Plasmas, 24(2), 022120 (2017). https://doi.org/10.1063/1.4976981
Авторське право (c) 2025 Рафія Ханам, Сатьендра Натх Бармен, Муктарул Рахман
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).
