Вплив анізотропного тиску пилу на формування та поширення пилових акустичних одиноких хвиль (DASW) довільної амплітуди в намагніченій пилово-іонно-електронній плазмі
Анотація
Досліджено пилові акустичні одиночні хвилі (DASW) довільної амплітуди в запиленій магнітоплазмі з анізотропним тиском пилу та нетепловим розподілом іонів та електронів. Метод псевдопотенціалу Сагдеєва використовується для виведення рівняння балансу енергії та аналізу різних властивостей пилових акустичних солітонів. Чисельно досліджуються анізотропний тиск пилу, коефіцієнт щільності пилу, нетеплові ефекти тощо при поширенні DASW. Встановлено, що розріджені солітони можуть існувати для негативно зарядженого пилу, а стискаючі солітони можуть існувати для позитивно зарядженого пилу. Це дослідження може бути корисним для розуміння DASW у різних астрофізичних середовищах.
Завантаження
Посилання
.I. Vette, “Summary of Particle Populations in the Magnetosphere,” Particles and Fields in the Magnetosphere. Astrophysics and Space Science Library, 17, 305-318, (1970), https://doi.org/10.1007/978-94-010-3284-1_30
R.L. Toker, and S.P. Gary, “Electrostatic hiss and the beam driven electron acoustic instability in the dayside polar cusp,” Geophys. Res. Lett. 11(12), 1180-1183 (1984) https://doi.org/10.1028/GL011i012p01180
P.K. Shukla, and V.P. Silin, “Dust ion-acoustic wave,” Phys. Scr., 45, (5), 508 (1992) https://doi10.1088/0031-8949/45/5/015
V.W. Chow, D.A. Mendis, and M. Rosenberg, “Role of grain size and particle velocity distribution in secondary electron emission in space plasmas,” J. Geophys. Res. 98(A11), 19065-19076 (1993), https://doi.org/10.1029/93JA02014
F. Verheest, Waves in dusty space plasmas, (Kluwer Academic, Dordrecht, Netherlands, 2000), https://doi.org/10.1007/978-94-010-9945-5
P.K. Shukla, and A.A. Mamun, Introduction to Dusty Plasma Physics, (Bristol, U.K. 2000).
A. Bouchoule, Dusty plasmas: Physics, Chemistry, and Technological Impact in Plasma Processing, (Wiley, Chichester, U. K. 1999).
D.A. Mendis, and M. Rosenberg, “Cosmic dusty plasma”, Annu. Rev. Astron. Astrophys. 32(1) 419-463 (1994). https://doi.org/10.1146/annurev.aa.32.090194.002223
L. Boufendi, M.C. Jouanny, E. Kovacevic, J. Berndt, and M. Mikikian, “Dusty plasma for nanotechnology,” J. Phys. D: Appl. Phys. 44, 174035 (2011). https://doi.org/10.1088/0022-3727/44/17/174035
U. Kortshagen, “Nonthermal Plasma Synthesis of Nanocrystals: Fundamentals, Applications, and Future Research Needs,” Plasma Chem. Plasma Process. 36, 73-84 (2016). https://doi.org/10.1007/s11090-015-9663-4
A.A. Mamun, “Arbitrary Amplitude Dust-acoustic Solitary Structures in a Three-component Dusty Plasma,” Astrophys. Space Sci. 268, 443-454 (1999). https://doi.org/10.1023/A:1002031022895
S. Ghosh, T.K. Chaudhuri, S. Sarkar, M. Khan, and M. R. Gupta, “Small Amplitude Nonlinear Dust Acoustic Wave Propagation in Saturn's F, G and E Rings,” Astrophys. Space Sci. 278, 463-477 (2001). https://doi.org/10.1023/A:1013100707057
S.K. El-Labany, W.F. El-Taibany, A.A. Mamun, and W.M. Moslem, “Dust acoustic solitary waves and double layers in a dusty plasma with two-temperature trapped ions,” Phys. Plasmas, 11, 926-933 (2004). https://doi.org/10.1063/1.1643757
A. Rahman, A.A. Mamun, and S.M.K. Alam, “Shock waves in a dusty plasma with dust of opposite polarities,” Astrophys. Space Sci. 315, 243-247 (2008). https://doi.org/10.1007/s10509-008-9824-5
F. Verheest, and S.R. Pillay, “Large amplitude dust-acoustic solitary waves and double layers in nonthermal plasmas,” Phys. Plasmas, 15, 013703 (2008). https://doi.org/10.1063/1.2831025
S.K. El-Labany, E.F. El-Shamy, R. Sabry, and M. Shokry, “Head-on collision of dust-acoustic solitary waves in an adiabatic hot dusty plasma with external oblique magnetic field and two-temperature ions,” Astrophys. Space Sci. 325, 201-207 (2010). https://doi.org/10.1007/s10509-009-0192-6
M. Shahmansouri, and M. Tribeche, “Dust acoustic localized structures in an electron depleted dusty plasma with two-suprathermal ion-temperature,” Astrophys. Space Sci. 342, 87-92 (2012). https://doi.org/10.1007/s10509-012-1149-8
T.K. Balaku, and M.A. Hellberg, “Dust acoustic solitons in plasmas with kappa-distributed electrons and/or ions,” Phys. Plasmas, 15, 123705 (2008), https://doi.org/10.1063/1.3042215
A. Paul, G. Mandal, A.A. Mamun, and M.R. Amin, “Nonlinear propagation of dust-acoustic waves in an unmagnetized dusty plasma with nonthermal electron and vortex-like ion distribution,” Phys. Plasmas, 20, 104505 (2013). https://doi.org/10.1063/1.4826591
N. Akhtar, S. Mahmood, and H. Saleem “Dust acoustic solitary waves in the presence of hot and cold dust” Phys. Lett. A, 361, 126-132 (2007). https://doi.org/10.1016/j.physleta.2006.09.017
R.M. Crutcher, “Magnetic fields in molecular clouds,” Ann. Rev. Astron. Astrophys. 50(1), 29 (2012). https://doi.org/10.1146/annurev-astro-081811-125514
S. Reissl, A.M. Stutz, R.S. Klessen, D. Seifried, and S. Walch, “Magnetic fields in star-forming systems II: Examining dust polarization, the Zeeman effect, and the faraday rotation measure as magnetic field tracers,” Mon. Not. R. Astron. Soc. 500(1), 153-176 (2021). https://doi.org/10.1093/mnras/staa3148
H.B. Li, “Magnetic Fields in Molecular Clouds—Observation and Interpretation,” Galaxies, 9(2), 9020041 (2021). https://doi.org/10.3390/galaxies9020041
A.A. Mamun, “Nonlinear propagation of dust-acoustic waves in a magnetized dusty plasma with vortex-like ion distribution,” J. Plasma Phys. 59(3), 575-580 (1998). http://dx.doi.org/10.1017/S002237789800645X
A.A. Mamun, M.N. Alam, A.K. Das, Z. Ahmed, and T.K. Datta, “Obliquely Propagating Electrostatic Solitary Structures in a Hot Magnetized Dusty Plasma,” Phys. Scr. 58(1), 72 (1998). https://doi.org/10.1088/0031-8949/58/1/010
T. Farid, A.A. Mamun, P.K. Shukla, and A.M. Mirza, “Nonlinear electrostatic waves in a magnetized dust-ion plasma,” Phys. Plasmas, 8, 1529-1532 (2001). https://doi.org/10.1063/1.1364512
M. Shahmansouri, and H. Alinejad, “Dust acoustic solitary waves in a magnetized electron depleted superthermal dusty plasma,” Phys. Plasmas, 20, 033704 (2013). https://doi.org/10.1063/1.4796195
M. Choudhury, “Propagation of Arbitrary Amplitude Dust Acoustic (DA) Waves in a Magnetized Plasma with Non-thermal Electrons and Ions,” Braz. J. Phys. 53, 110 (2023). https://doi.org/10.1007/s13538-023-01323-8
G.F. Chew, M.L. Goldberger, and F.F. Low, “The Boltzmann equation and the one-fluid hydromagnetic equations in the absence of particle collisions,” Proc. R. Soc. London Ser. 236, 112-118 (1956). https://doi.org/10.1098/rspa.1956.0116
C.R. Choi, C.M. Ryu, D.Y. Lee, N.C. Lee, and Y.H. Kim, “Dust ion acoustic solitary waves in a magnetized dusty plasma with anisotropic ion pressure,” Phys. Lett. A, 364(3-4), 297 (2007). https://doi.org/10.1016/j.physleta.2006.12.014
P. Chatterjee, T. Saha, and C.M. Ryu, “Obliquely propagating ion acoustic solitary waves and double layers in a magnetized dusty plasma with anisotropic ion pressure,” Phys. Plasmas, 15, 123702 (2008). https://doi.org/10.1063/1.2996114
M.F. Bashir, E.E. Behary, and W.F. El-Taibany, “Effect of anisotropic dust pressure and superthermal electrons on propagation and stability of dust acoustic solitary waves,” Phys. Plasmas, 22, 062112 (2015). https://doi.org/10.1063/1.4922750
A.A. Mamun, R.A. Cairns, and P.K. Shukla, “Effects of vortex-like and non-thermal ion distributions on non-linear dust-acoustic waves,” Phys. Plasmas, 3, 2610-2614 (1996). https://doi.org/10.1063/1.871973
R. Roychoudhury, “Arbitrary-amplitude solitary kinetic Alfvén waves in a non-thermal plasma,” J. Plasma Phys. 67, 199-204(2-3), (2002). https://doi.org/10.1017/S0022377801001544
S. Ghosh, R. Bharuthram, M. Khan, and M.R. Gupta, “Instability of dust acoustic wave due to nonthermal ions in a charge varying dusty plasma,” Phys. Plasmas, 11, 3602-3609 (2004). https://doi.org/10.1063/1.1760584
A. Berbri, and M. Tribeche, “Weakly Nonlinear Dust-Ion-Acoustic Shock Waves in a Dusty Plasma with Nonthermal Electrons,” Phys. Plasmas, 16, 053701 (2009). https://doi.org/10.1063/1.3124137
R.Z. Sagdeev, Rev. Plasma Phys. 4, 23 (1966).
A. Bahache, D. Bennaceur-Doumaz, and M. Djebli, “Effects of energetic electrons on ion acceleration in a quasi-static model”, Plasma Phys. 24, 083102 (2017). https://doi.org/10.1063/1.4994706
R.E. Denton, B.J. Anderson, S.P. Gary, and S.A. Fuselier, “Bounded anisotropy fluid model for ion temperatures,” J. Geophys. Res. 99, 11225-11241 (1994). https://doi.org/10.1029/94ja00272
M.S. Nakwacki, E.M. Gouveia Dal Pino, G. Kowal, and R. Santos-Lima, “The role of pressure anisotropy in the turbulent intracluster medium,” J. Phys.: Conf. Ser. 370, 012043 (2012). https://doi.org/10.1088/1742-6596/370/1/012043
R.E. Tolba, W.M. Moslem, and R Sabry, “Modulated dust-ion-acoustic waves result from Earth's magnetosphere and lunar ionosphere interactions,” Physics of Fluids, 36, 037145 (2024). https://doi.org/10.1063/5.0198213
Y.N. Izvekova, T.I. Morozova, and S.I. Popel, “Interaction of the Earth’s Magnetotail with Dusty Plasma Near the Lunar Surface: Wave Processes and Turbulent Magnetic Reconnection,” IEEE Trans. 46, 731-738 (2018). https://doi.org/10.1109/tps.2017.2752084
M.S. Afify, N.A. El-Shafeay, W.M. Moslem, W.F. El-Taibany, and S.K. El-Labany, “Structures of dust-ion acoustic waves in the lunar dark side induced by interaction with Earth’s magnetosphere,” Astrophys. Space Sci. 368, 71 (2023). https://doi.org/10.1007/s10509-023-04223-0
Авторське право (c) 2025 Мамані Чоудхурі
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).
