نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• محمد اقبالی ¹
• مینا اسلامی فر ²
• ندا پویان ³

¹ هیات علمی

² دانشگاه صنعتی خاتم الانبیاء بهبان

³ 2گروه مهندسی مکانیک- دانشکده فنی و مهندسی- دانشگاه شهید چمران اهواز- پردیس صنعتی شهدای هویزه، دشت آزادگان- ایران

چکیده

در این پژوهش امواج سالیتونی یون صوتی غیرخطی در یک سیستم پلاسمایی غباری شامل ذرات غبار زمینه با بار منفی، یون‌های داغ ینامیکی، الکترونها و پوزیترونها با توزیع‌های غیر گرمایی کارنز بررسی شده است. با استفاده از روش اختلال کاهنده، معادله‌ی دیفرانسیل غیرخطی حاکم بر این سیستم در دو مرحله بدست آورده شده است. در مرحله اول با درنظر گرفتن توان‌های مرتبه‌ی پایین تر یک معادله‌ی دیفرانسیل غیرخطی، KdV بدست می آید. نتایج حاصل نشان می‌دهد که در سیستم مورد نظر به ازای مقدار بحرانی ، ضریب غیر خطی معادله‌ی مذکور صفر می‌شود و این معادله نمی‌تواند انتشار امواج سالیتونی در سیستم را توصیف کند. بنابراین در مرحله بعد با در نظر گرفتن توان‌های مرتبه‌ی بالاتر معادله‌ی دیفرانیسل کورته وگ دی وری اصلاح شده را همانند بخش قبل با استفاده از روش اختلال کاهنده بدست می-آوریم. مطالعات انجام شده نشان می‌دهد که ضرایب پاشندگی در هر دو حالت یکسان است. ولی ضریب غیرخطی برای حالت اصلاح شده اندکی پیچیده تر است. در هردو حالت جواب‌های ایستایی امواج سالیتونی بررسی شده‌اند‌ و تاثیر پارمترهای مختلف از جمله پارامتر غیرتعادلی برای الکترون‌ها و پوزیترون‌ها روی ساختار موج با جزییات دقیق مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد که هردو سالیتون مثبت و منفی می‌توانند در این سیستم منتشر شوند. برخلاف توزیع ماکسولی که فقط سالیتون‌های مثبت قابل انتشار هستند. همچنین حضور ذرات غیر تعادلی باعث افزایش دامنه و پهنای موج سالیتونی می‌شود. از نتایج این تحقیق می‌توان در سیستم‌های پلاسمای فضایی و آزمایشگاهی استفاده کرد.

کلیدواژه‌ها

• امواج یون صوتی
• توزیع کارنز
• پلاسماهای غیر تعادلی
• پلاسماهای الکترون- پوزیترون- یون-غبار (EPID plasma)

موضوعات

• فیزیک پلاسما

عنوان مقاله [English]

Investigating Ion Acoustic Waves in Dusty Plasmas Containing Warm Ions, Non-thermal Electrons and Positrons with Cairns Distribution

نویسندگان [English]

• Mohammad Eghbali ¹
• Mina Eslamifar ²
• Neda Pouyan ³

¹ هیات علمی- گروه فیزیک

² Behbahan khatam alanbia of university

³ Department of Mechanical Engineering, University of Shohadaye Hoveizeh Campus of Technology, Shahid Chamran University of Ahvaz, P.O. Box 64418-78986, Susangerd

چکیده [English]

This study investigated nonlinear ion acoustic solitons in a dusty plasma system, consisting of negatively charged dust particles, dynamic warms ions, electrons and positrons with non-thermal Cairns distributions. The nonlinear differential equation governing this system was obtained in two steps using the reductive perturbation method. In the first step, the nonlinear differential equation KdV was obtained considering lower-order powers. The results showed the nonlinear coefficient of the mentioned equation was zero at the critical value in the desired system and this equation could not describe the solitons propagated in the system. In the next step, the modified KdV equation was obtained like the previous section using the reductive perturbation method, taking into account higher-order power. The results showed dispersion coefficients were the same in both cases. However, the nonlinear coefficient was more complicated in the modified case. In both cases, static solutions of solitons were investigated, and the effect of various parameters, including non-equilibrium of electrons and positrons, on the wave structure was examined in detail. The results revealed unlike Maxwell’s distribution, in which only positive solitons could be propagated, both positive and negative solitons could be propagated in this system. Also, the presence of non-equilibrium particles could increase the soliton amplitude and width. The obtained results could be used in space and laboratory plasma systems.

کلیدواژه‌ها [English]

• Ion-acoustic waves
• electron-positron-ion-dust plasma(EPID)
• Cairns distribution
• non-thermal plasma