Plazma nima

Plazma (qadimgi yunoncha πλάσμα — «shakl berilgan, yasalgan») — ionlashgan gaz bo‘lib, moddaning to‘rtta klassik agregat holatidan biri.

Ionlashgan gaz tarkibida erkin elektronlar hamda musbat va manfiy ionlar mavjud. Kengroq ma’noda plazma har qanday zaryadlangan zarrachalardan tashkil topishi mumkin (masalan, kvark-glyuon plazmasi). Kvazineytrallik deganda, tizim o‘lchamlariga nisbatan kichik har qanday hajmdagi umumiy elektr zaryadi nolga teng bo‘lishi tushuniladi. Bu plazmani zaryadlangan zarrachalarni o‘z ichiga olgan boshqa tizimlardan (masalan, elektron yoki ion dastalaridan) ajratib turadigan asosiy xususiyatdir. Gaz yetarlicha yuqori haroratgacha qizdirilganda plazmaga aylangani sababli, plazma qattiq, suyuq va gazsimon holatlardan keyingi moddaning to‘rtinchi agregat holati deb ataladi.

Plazmadagi zaryadlangan zarrachalar harakatchanlikka ega bo‘lgani uchun plazma elektr tokini o‘tkaza oladi. Statsionar holatda plazma zaryadlarning fazoda ajralishi hisobiga o‘ziga nisbatan tashqi doimiy elektr maydonini ekranlaydi. Biroq zaryadlangan zarrachalar harorati noldan farq qilgani uchun muayyan eng kichik masofa mavjud bo‘lib, undan qisqa masofalarda kvazineytrallik buziladi.

Kashf etilish tarixi

Moddaning to‘rtinchi holatini U. Kruks 1879-yilda kashf etgan, uni «plazma» deb esa I. Lengmyur 1928-yilda atagan. Lengmyur shunday yozgan:

Elektrodlar yaqinidagi oz miqdorda elektronlar uchraydigan hududni hisobga olmaganda, ionlashgan gazda ionlar va elektronlar soni deyarli teng bo‘ladi. Natijada tizimning umumiy zaryadi juda kichik bo‘ladi. Biz «plazma» atamasini ion va elektronlardan tashkil topgan, umuman olganda elektr jihatidan neytral bo‘lgan ushbu hududni ifodalash uchun ishlatamiz.

Qadimgi faylasuflar olam to‘rtta unsur — yer, suv, havo va olovdan iborat deb hisoblagan. Ayrim shartli farazlarni inobatga olganda, bu tasavvur moddaning to‘rtta agregat holati haqidagi zamonaviy qarashlarga mos keladi, bunda olov plazmaga to‘g‘ri keladi. Plazma xossalarini plazma fizikasi o‘rganadi.

Turlari

Hozirgi tasavvurlarga ko‘ra, barion moddaning katta qismi (massasi bo‘yicha taxminan 99,9 %) Koinotda plazma holatida mavjud. Barcha yulduzlar plazmadan tashkil topgan. Hatto ular orasidagi fazo ham juda siyrak bo‘lsa-da, plazma bilan to‘lgan (qarang: yulduzlararo fazo). Masalan, Yupiter sayyorasida Quyosh tizimidagi «plazma bo‘lmagan» holatdagi (suyuq, qattiq va gazsimon) moddaning deyarli barchasi jamlangan. Shunga qaramay, Yupiter massasi Quyosh tizimi umumiy massasining atigi 0,1 % ini, hajmi esa bundan ham kam — atigi 10⁻¹⁵ % ini tashkil etadi. Kosmik fazoni to‘ldiruvchi va muayyan elektr zaryadiga ega eng mayda chang zarrachalari esa birgalikda o‘ta og‘ir zaryadlangan ionlardan tashkil topgan plazma sifatida qaralishi mumkin (qarang: chang plazmasi).

Plazmaning eng ko‘p uchraydigan shakllari
Sun’iy hosil qilingan plazma Ichida plazma mavjud bo‘lgan lyuminessent lampalar Plazmali raketa dvigatellari Gaz razryadining toj qatlami — ozon generatorida Tadqiqotlar: boshqariladigan termoyadro sintezi Elektr yoyi yoyli lampada hamda yoyli payvandlashda Plazma lampasi (yuqoridagi rasmga qarang) Yoyli razryad — Tesla transformatoridan Moddaga lazer nurlanishining ta’siri Yorug‘lik taratuvchi shar: yadro portlashi Monitor va televizor ekranlari — plazmali panel asosida	Yerdagi tabiiy plazma Chaqmoq Avliyo Elm olovlari Ionosfera Qutb yog‘dusi Alanga (past haroratli plazma)	Kosmik va astrofizik plazma Quyosh va boshqa yulduzlar (mavjudligi termoyadro reaksiyalariga bog‘liq) Quyosh shamoli Kosmik fazo (sayyoralar, yulduzlar va galaktikalar) Yulduzlararo tumanliklar

Xossalari va parametrlari

Plazmaning ta’rifi

Plazma — musbat va manfiy zaryadlar zichligi deyarli teng bo‘lgan, qisman yoki to‘liq ionlashgan gazdir. Zaryadlangan zarrachalardan tashkil topgan har qanday tizimni plazma deb bo‘lmaydi. Plazma quyidagi xossalarga ega:

Yetarli zichlik: zaryadlangan zarrachalar bir-biriga yetarlicha yaqin joylashishi kerak. Shunda har bir zarracha yaqin atrofidagi ko‘p sonli zaryadlangan zarrachalar bilan o‘zaro ta’sirlashadi. Ta’sir doirasidagi sferada (Debay radiusiga ega sferada) jamoaviy hodisalar yuzaga kelishi uchun yetarlicha zaryadlangan zarracha bo‘lsa, shart bajarilgan hisoblanadi. Bunday hodisalar plazmaga xosdir. Matematik jihatdan bu shart quyidagicha yoziladi:

r_{D}^{3}N\gg 1,

bu yerda

N

— zaryadlangan zarrachalar konsentratsiyasi.

Ichki o‘zaro ta’sirlarning ustuvorligi: Debay ekranlash radiusi plazmaning xarakterli o‘lchamidan ancha kichik bo‘lishi kerak. Bu mezon plazma ichidagi o‘zaro ta’sirlar uning sirtidagi, e’tiborsiz qoldirish mumkin bo‘lgan ta’sirlardan ancha sezilarli ekanini anglatadi. Shart bajarilganda plazmani kvazineytral deb hisoblash mumkin. Matematik ifodasi:

{r_{D} \over L}\ll 1.

Plazma chastotasi: zarrachalar to‘qnashuvlari orasidagi o‘rtacha vaqt plazma tebranishlari davridan ancha uzun bo‘lishi kerak. Ushbu tebranishlar kvazineytrallik buzilganda vujudga keladigan elektr maydonining zaryadga ta’siridan kelib chiqadi. Bu maydon buzilgan muvozanatni tiklashga intiladi. Zaryad muvozanat holatiga qaytganda inersiya ta’sirida undan o‘tib ketadi, natijada yana kuchli qaytaruvchi maydon hosil bo‘ladi va odatiy mexanik tebranishlar yuzaga keladi. Mazkur shart bajarilganda plazmaning elektrodinamik xossalari molekulyar-kinetik xossalaridan ustun bo‘ladi. Matematik ifodasi:

\tau \omega _{pl}\gg 1.

Tasniflanishi

Plazma odatda ideal va noideal, past haroratli va yuqori haroratli, muvozanatdagi va nomuvozanatdagi turlarga bo‘linadi. Ko‘pincha sovuq plazma nomuvozanatda, issiq plazma esa muvozanatda bo‘ladi.

Harorat

Plazma past haroratli (harorati bir million K dan past) va yuqori haroratli (harorati bir million K va undan yuqori) turlarga ajratiladi. Bunday bo‘linish boshqariladigan termoyadro sintezini amalga oshirishda yuqori haroratli plazmaning ahamiyati bilan bog‘liq. Turli moddalar har xil haroratda plazmaga aylanadi. Bu modda atomlarining tashqi elektron qobiqlari tuzilishiga bog‘liq: atom elektronini qanchalik oson bersa, plazma holatiga o‘tish harorati shunchalik past bo‘ladi.

Nomuvozanatdagi plazmada elektronlar harorati ionlar haroratidan ancha yuqori bo‘ladi. Bunga ion va elektron massalari o‘rtasidagi farq sabab bo‘lib, u energiya almashinuvini qiyinlashtiradi. Bunday holat gaz razryadlarida uchraydi: ionlar harorati bir necha yuz K, elektronlarniki esa bir necha o‘n ming K atrofida bo‘ladi.

Muvozanatdagi plazmada ikkala harorat teng bo‘ladi. Ionlanish jarayoni uchun ionlanish potensialiga mos haroratlar kerak bo‘lgani sababli, muvozanatdagi plazma odatda issiq (harorati bir necha ming K dan yuqori) bo‘ladi.

Ionlanish darajasi va karraliligi

Gaz plazma holatiga o‘tishi uchun uni ionlashtirish kerak. Ionlanish darajasi elektron bergan yoki qabul qilgan atomlar soniga mutanosib bo‘lib, eng ko‘p haroratga bog‘liq. Zarrachalarining 1 % dan kamrog‘i ionlashgan bo‘lgan gaz ham plazmaning ayrim xos xususiyatlarini namoyon qilishi mumkin (tashqi elektromagnit maydon bilan ta’sirlashish va yuqori elektr o‘tkazuvchanlik).

Ionlanish darajasi α quyidagicha aniqlanadi: $\alpha ={n_{i} \over (n_{i}+n_{a})}$ , bu yerda n_i — — ionlar konsentratsiyasi, n_a esa neytral atomlar konsentratsiyasi. Zaryadlanmagan plazmadagi erkin elektronlar konsentratsiyasi n_e quyidagi munosabat bilan aniqlanadi: $n_{e}={\bar {Z}}n_{i}$ , bu yerda — ${\bar {Z}}$ — ionlarning o‘rtacha zaryad qiymati yoki plazmaning ionlanish karraliligi. Ravshanki, α ning eng katta qiymati 1 (yoki 100 %) ga teng. Bunday plazma to‘liq ionlashgan deb ataladi.

Past haroratli plazma uchun ionlanish darajasining kichikligi (1 % gacha) xosdir. Bunday plazmalar texnologik jarayonlarda tez-tez qo‘llangani uchun ba’zan texnologik plazma deb ataladi. Odatda ular elektronlarni tezlashtiruvchi elektr maydonlari yordamida hosil qilinadi; elektronlar esa o‘z navbatida atomlarni ionlashtiradi. Elektr maydonlari gazga induktiv yoki sig‘imli bog‘lanish orqali kiritiladi (qarang: induktiv bog‘langan plazma). Past haroratli plazmaning odatiy qo‘llanishlariga sirt xossalarini plazma yordamida o‘zgartirish (olmos plyonkalar hosil qilish, metallarni azotlash, ho‘llanish xossasini o‘zgartirish), sirtlarni plazma bilan yemirish (yarimo‘tkazgichlar sanoati), gaz va suyuqliklarni tozalash (suvni ozonlash va dizel dvigatellaridagi qurum zarrachalarini yondirish) kiradi.

Issiq plazma deyarli har doim to‘liq ionlashgan bo‘ladi (ionlanish darajasi ~100 %). Odatda «moddaning to‘rtinchi agregat holati». Bunga misol — Quyosh.

Plazmadagi zarrachalar konsentratsiyasi

Harorat plazmaning mavjudligi uchun asosiy ahamiyatga ega. Undan keyingi eng muhim xossa — zaryadlangan zarrachalar konsentratsiyasidir. Plazma konsentratsiyasi deganda odatda elektronlar konsentratsiyasi, ya’ni hajm birligidagi erkin elektronlar soni tushuniladi. Kvazineytral plazmada ionlar konsentratsiyasi u bilan ionlarning o‘rtacha zaryad soni orqali bog‘liq $\langle Z\rangle$ : $n_{e}=\langle Z\rangle n_{i}$ . Keyingi muhim kattalik neytral atomlar konsentratsiyasidir $n_{0}$ . Issiq plazmada $n_{0}$ kichik bo‘ladi, biroq u plazmadagi jarayonlar fizikasi uchun muhim bo‘lishi mumkin. Zich va noideal plazmadagi jarayonlarni o‘rganishda konsentratsiyaning xarakterli parametri $r_{s}$ bo‘lib, u zarrachalar orasidagi o‘rtacha masofaning Bor radiusiga.

Kvazineytrallik

Plazma elektr tokini juda yaxshi o‘tkazgani uchun uning elektr xossalari katta ahamiyatga ega. Plazma potensiali yoki fazo potensiali deb fazoning muayyan nuqtasidagi elektr potensialining o‘rtacha qiymatiga aytiladi. Plazmaga biror jism kiritilsa, Debay qatlami hosil bo‘lgani sababli uning potensiali odatda plazma potensialidan past bo‘ladi. Bu potensial suzuvchi potensial deb ataladi. Yuqori elektr o‘tkazuvchanligi sababli plazma barcha elektr maydonlarini ekranlashga intiladi. Natijada kvazineytrallik yuzaga keladi — manfiy zaryadlar zichligi musbat zaryadlar zichligiga juda yaqin bo‘ladi ( $n_{e}=\langle Z\rangle n_{i}$ ). Plazmaning elektr o‘tkazuvchanligi yuqori bo‘lgani tufayli musbat va manfiy zaryadlarning Debay uzunligidan katta masofalarda hamda plazma tebranishlari davridan uzun vaqtlarda alohida turishi mumkin emas.

Kvazineytral bo‘lmagan plazmaga elektronlar dastasi misol bo‘la oladi. Biroq neytral bo‘lmagan plazmalar zichligi juda past bo‘lishi kerak, aks holda Kulon itarish kuchlari ta’sirida tezda tarqalib ketadi.

Gazsimon holatdan farqlari

Plazma ko‘pincha moddaning to‘rtinchi holati deb ataladi. U moddaning energiyasi pastroq bo‘lgan uchta agregat holatidan farq qiladi, lekin muayyan shakl va hajmga ega emasligi bilan gazga o‘xshaydi. Plazma alohida agregat holatmi yoki oddiygina qizigan gazmi, degan masala hamon muhokama qilinmoqda. Fiziklarning aksariyati quyidagi farqlarga asoslanib, plazma oddiy gazdan ko‘ra murakkabroq tizim ekanini ta’kidlaydi:

Xossa	Gaz	Plazma
Elektr o‘tkazuvchanlik	Juda past Masalan, havo juda yaxshi izolyator bo‘lib, tashqi elektr maydoni kuchlanganligi 30 kilovolt/santimetr.	Juda yuqori Tok o‘tganda kichik bo‘lsa-da, chekli potensial pasayishi kuzatiladi. Shunga qaramay, ko‘p holatlarda plazmadagi elektr maydonini nolga teng deb olish mumkin. Elektr maydoni mavjudligi bilan bog‘liq zichlik gradientlarini Bolsman taqsimoti orqali ifodalash mumkin. Elektr tokini o‘tkaza olishi plazmani magnit maydon ta’siriga juda sezgir qiladi. Natijada filamentatsiya, qatlamlar va oqimlar hosil bo‘lishi kabi hodisalar yuz beradi. Jamoaviy effektlarning mavjudligi xosdir, chunki elektr va magnit kuchlari uzoq masofalarga ta’sir etadi va gravitatsion kuchlardan ancha kuchlidir.
Zarrachalar turlarining soni	Bir Gazlar bir-biriga o‘xshash zarrachalardan iborat bo‘lib, ular issiqlik harakatida qatnashadi, shuningdek, gravitatsiya ta’sirida harakatlanadi va bir-biri bilan faqat nisbatan qisqa masofalarda o‘zaro ta’sirlashadi.	Ikki, uch yoki undan ko‘p Elektronlar, ionlar va neytral zarrachalar elektr zaryadi ishorasi bilan farqlanadi va bir-biridan mustaqil harakatlanishi, turli tezlik va hatto haroratga ega bo‘lishi mumkin. Natijada to‘lqinlar va beqarorliklar singari yangi hodisalar yuzaga keladi.
Tezliklar bo‘yicha taqsimlanish	Maksvell taqsimoti Zarrachalarning o‘zaro to‘qnashuvi tezliklarning Maksvell taqsimotiga olib keladi. Unga ko‘ra, gaz molekulalarining juda oz qismigina nisbatan yuqori tezlikda harakatlanadi.	Maksvell taqsimotidan farq qilishi mumkin Elektr maydonlari zarrachalar tezligiga to‘qnashuvlardan boshqacha ta’sir qiladi; to‘qnashuvlar esa har doim tezliklar taqsimotini Maksvell taqsimotiga yaqinlashtiradi. Kulon to‘qnashuvlari kesimining tezlikka bog‘liqligi bu farqni kuchaytirishi mumkin. Natijada ikki haroratli taqsimotlar va qochuvchi elektronlar hodisasi yuzaga kelishi mumkin.
O‘zaro ta’sir turlari	Juftlikdagi Odatda ikki zarrachaning to‘qnashuvi; uch zarrachali to‘qnashuvlar nihoyatda kam uchraydi.	Jamoaviy Har bir zarracha bir vaqtning o‘zida ko‘plab zarrachalar bilan ta’sirlashadi. Bunday jamoaviy o‘zaro ta’sirlar ikki zarrachali to‘qnashuvlarga qaraganda ancha kuchli ta’sir ko‘rsatadi.

Murakkab plazma hodisalari

Plazma holatini tavsiflovchi asosiy tenglamalar nisbatan sodda bo‘lsa-da, ayrim sharoitlarda ular haqiqiy plazmaning xatti-harakatini to‘liq ifodalay olmaydi. Bunday hodisalarning yuzaga kelishi murakkab tizimlarning ularni sodda modellar yordamida tavsiflashga uringandagi odatiy xususiyatidir. Haqiqiy plazma holati bilan uning matematik tavsifi o‘rtasidagi eng katta tafovut «chegaraviy hududlar»da, ya’ni plazma bir fizik holatdan boshqasiga (masalan, past ionlanish darajasidan yuqori ionlanish darajasiga) o‘tganda kuzatiladi. Bu yerda plazmani oddiy silliq matematik funksiyalar yoki ehtimollik yondashuvi orqali tavsiflab bo‘lmaydi. Plazma shaklining o‘z-o‘zidan o‘zgarishi kabi hodisalar uning tarkibidagi zaryadlangan zarrachalarning murakkab o‘zaro ta’siridan kelib chiqadi. Bu hodisalar keskin paydo bo‘lishi va barqaror bo‘lmasligi bilan qiziqarlidir. Ularning ko‘pi dastlab laboratoriyalarda o‘rganilgan, keyinchalik esa Koinotda ham aniqlangan.

Matematik tavsifi

Plazmani turli tafsilot darajalarida tavsiflash mumkin. Odatda plazma elektromagnit maydonlardan alohida ko‘rib chiqiladi. Elektr o‘tkazuvchi suyuqlik va elektromagnit maydonlarni birgalikda tavsiflash magnitogidrodinamik hodisalar nazariyasida, ya’ni MGD nazariyasida beriladi.

Flyuid (suyuqlik) modeli

Flyuid modelda elektronlar zichlik, harorat va o‘rtacha tezlik orqali tavsiflanadi. Model asosini zichlik balansi tenglamasi, impulsning saqlanish tenglamasi va elektronlar energiyasi balansi tenglamasi tashkil etadi. Ikki suyuqlikli modelda ionlar ham xuddi shunday tavsiflanadi.

Kinetik tavsif

Ba’zan plazmani tavsiflash uchun suyuqlik modeli yetarli bo‘lmaydi. Batafsilroq tavsifni kinetik model beradi: unda plazma elektronlarning koordinata va impulslar bo‘yicha taqsimlanish funksiyasi orqali ifodalanadi. Model asosini Bolsman tenglamasi tashkil etadi. Kulon kuchlari uzoq masofadan ta’sir qilgani uchun Bolsman tenglamasi Kulon o‘zaro ta’siridagi zaryadlangan zarrachalar plazmasini tavsiflashga yaramaydi. Shuning uchun bunday plazmani tavsiflashda Vlasov tenglamasi va plazmadagi zaryadlangan zarrachalar hosil qilgan o‘z-o‘ziga moslashgan elektromagnit maydondan foydalaniladi. Kinetik tavsif termodinamik muvozanat bo‘lmaganda yoki plazmada kuchli notekisliklar mavjud bo‘lganda zarur.

Particle-In-Cell (katakdagi zarracha)

Particle-In-Cell modellari kinetik tenglamalarni sonli yechish uchun qo‘llanadi. Ular ko‘p sonli alohida kvazizarrachalarning harakat yo‘llarini kuzatish orqali kinetik ma’lumotni hisobga oladi. Har bir kvazizarracha fazalar fazosining chegaralangan hududidagi taqsimlanish funksiyasi integrali bilan aniqlanadigan muayyan sondagi haqiqiy zarrachalarga mos keladi. Elektr zaryadi va tok zichliklari ko‘rilayotgan masalaga nisbatan kichik, ammo ko‘p sonli kvazizarrachalarni o‘z ichiga oladigan kataklardagi zaryadlarni va kvazizarrachalar hissasini yig‘ish orqali aniqlanadi. Elektr va magnit maydonlar katak chegaralaridagi zaryad va tok zichliklaridan hisoblanadi. PIC modellarini plazmani tashkil qiluvchi haqiqiy elektron va ionlarning harakat tenglamalarini bevosita integrallash bilan adashtirmaslik kerak: PIC modellaridagi kvazizarrachalar umumiy soni odatda haqiqiy zarrachalar sonidan ko‘p tartiblarga kam bo‘ladi.

Asosiy xarakteristikalar

Barcha kattaliklar Gaussning SGS birliklar tizimida berilgan; bundan eV da ifodalangan harorat va proton massasi birliklarida ifodalangan ion massasi mustasno. $\mu =m_{i}/m_{p}$ ; Z — zaryad soni; k — Bolsman doimiysi; K — to‘lqin uzunligi; γ — adiabatik ko‘rsatkich; ln Λ — Kulon logarifmi.

Chastotalar

Larmor chastotasi (elektronniki) — elektronning magnit maydonga perpendikulyar tekislikdagi aylana bo‘ylab harakatining burchak chastotasi:

\omega _{ce}=eB/m_{e}c=1.76\times 10^{7}B{\mbox{rad/s}}.

Ionning Larmor chastotasi — ionning magnit maydonga perpendikulyar tekislikdagi aylana bo‘ylab harakatining burchak chastotasi:

\omega _{ci}=eB/m_{i}c=9.58\times 10^{3}Z\mu ^{-1}B{\mbox{rad/s}}.

Plazma chastotasi (plazma tebranishlari chastotasi, Lengmyur chastotasi) — elektronlar ionlarga nisbatan siljiganda muvozanat holati atrofida tebranish chastotasi:

\omega _{pe}=(4\pi n_{e}e^{2}/m_{e})^{1/2}=5.64\times 10^{4}n_{e}^{1/2}{\mbox{rad/s}}.

Ionlarning plazma chastotasi:

\omega _{pi}=(4\pi n_{i}Z^{2}e^{2}/m_{i})^{1/2}=1.32\times 10^{3}Z\mu ^{-1/2}n_{i}^{1/2}{\mbox{rad/s}}.

Elektronlar to‘qnashuv chastotasi

\nu _{e}=2.91\times 10^{-6}n_{e}\,\ln \Lambda \,T_{e}^{-3/2}{\mbox{s}}^{-1}.

Ionlar to‘qnashuv chastotasi

\nu _{i}=4.80\times 10^{-8}Z^{4}\mu ^{-1/2}n_{i}\,\ln \Lambda \,T_{i}^{-3/2}{\mbox{s}}^{-1}.

Uzunliklar

Elektronning de Broyl to‘lqin uzunligi — kvant mexanikasidagi elektronning to‘lqin uzunligi:

\lambda \!\!\!\!-=\hbar /(m_{e}kT_{e})^{1/2}=2.76\times 10^{-8}\,T_{e}^{-1/2}\,{\mbox{cm}}.

Klassik holatda eng kichik yaqinlashish masofasi — Landau uzunligi deb ham ataladi. Kvant-mexanik effektlarni e’tiborga olmasdan, ikki zaryadlangan zarracha yuzma-yuz to‘qnashganda, boshlang‘ich tezliklari haroratiga mos bo‘lgan sharoitda, bir-biriga eng ko‘p yaqinlasha oladigan masofa:

e^{2}/kT=1.44\times 10^{-7}\,T^{-1}\,{\mbox{cm}}.

Elektronning giromagnit radiusi — elektronning magnit maydonga perpendikulyar tekislikdagi aylana bo‘ylab harakat radiusi:

r_{e}=v_{Te}/\omega _{ce}=2.38\,T_{e}^{1/2}B^{-1}\,{\mbox{cm}}.

Ionning giromagnit radiusi — ionning magnit maydonga perpendikulyar tekislikdagi aylana bo‘ylab harakat radiusi:

r_{i}=v_{Ti}/\omega _{ci}=1.02\times 10^{2}\,\mu ^{1/2}Z^{-1}T_{i}^{1/2}B^{-1}\,{\mbox{cm}}.

Plazmaning skin-qatlami qalinligi — elektromagnit to‘lqinlar plazma ichiga kirib bora oladigan masofa:

c/\omega _{pe}=5.31\times 10^{5}\,n_{e}^{-1/2}\,{\mbox{cm}}.

Debay radiusi (Debay uzunligi) — elektronlarning qayta taqsimlanishi hisobiga elektr maydonlari ekranlanadigan masofa:

\lambda _{D}=(kT/4\pi ne^{2})^{1/2}=7.43\times 10^{2}\,T^{1/2}n^{-1/2}\,{\mbox{cm}}.

Tezliklar

Elektronning issiqlik tezligi — Maksvell taqsimoti bo‘yicha elektronlar tezligini baholash formulasi. O‘rtacha tezlik, eng ehtimoliy tezlik va o‘rtacha kvadratik tezlik bu ifodadan faqat birga yaqin ko‘paytuvchilar bilan farq qiladi:

v_{Te}=(kT_{e}/m_{e})^{1/2}=4.19\times 10^{7}\,T_{e}^{1/2}\,{\mbox{cm/s}}.

Ionning issiqlik tezligi — ionlar tezligini Maksvell taqsimoti bo‘yicha baholash formulasi:

v_{Ti}=(kT_{i}/m_{i})^{1/2}=9.79\times 10^{5}\,\mu ^{-1/2}T_{i}^{1/2}\,{\mbox{cm/s}}.

Ion-tovush tezligi — bo‘ylama ion-tovush to‘lqinlarining tarqalish tezligi:

c_{s}=(\gamma ZkT_{e}/m_{i})^{1/2}=9.79\times 10^{5}\,(\gamma ZT_{e}/\mu )^{1/2}\,{\mbox{cm/s}}.

Alfven tezligi — Alfven to‘lqinlarining tarqalish tezligi:

v_{A}=B/(4\pi n_{i}m_{i})^{1/2}=2.18\times 10^{11}\,\mu ^{-1/2}n_{i}^{-1/2}B\,{\mbox{cm/s}}.

O‘lchamsiz kattaliklar

Elektron va proton massalari nisbatining kvadrat ildizi:

(m_{e}/m_{p})^{1/2}=2.33\times 10^{-2}=1/42.9.

Debay sferasidagi zarrachalar soni:

(4\pi /3)n\lambda _{D}^{3}=1.72\times 10^{9}\,T^{3/2}n^{-1/2}.

Alfven tezligining yorug‘lik tezligiga nisbati

v_{A}/c=7.28\,\mu ^{-1/2}n_{i}^{-1/2}B.

Elektron uchun plazma va Larmor chastotalarining nisbati

\omega _{pe}/\omega _{ce}=3.21\times 10^{-3}\,n_{e}^{1/2}B^{-1}.

Ion uchun plazma va Larmor chastotalarining nisbati

\omega _{pi}/\omega _{ci}=0.137\,\mu ^{1/2}n_{i}^{1/2}B^{-1}.

Issiqlik va magnit energiyalar nisbati

\beta =8\pi nkT/B^{2}=4.03\times 10^{-11}\,nTB^{-2}.

Magnit energiyaning ionlar tinchlik energiyasiga nisbati

B^{2}/8\pi n_{i}m_{i}c^{2}=26.5\,\mu ^{-1}n_{i}^{-1}B^{2}.

Boshqalar

Bom diffuziya koeffitsiyenti

D_{B}=(ckT/16eB)=5.4\times 10^{2}\,TB^{-1}\,{\mbox{cm}}^{2}/{\mbox{s}}.

Spitserning ko‘ndalang qarshiligi

\eta _{\perp }=1.15\times 10^{-14}\,Z\,\ln \Lambda \,T^{-3/2}\,{\mbox{s}}=1.03\times 10^{-2}\,Z\,\ln \Lambda \,T^{-3/2}\,\Omega \,{\mbox{cm}}.

Zamonaviy tadqiqotlar

Plazma nazariyasi
- Plazmaning barqarorligi muammosi
- Plazmaning to‘lqinlar va zarracha dastalari bilan o‘zaro ta’siri
- plazmadagi diffuziya, o‘tkazuvchanlik va boshqa kinetik hodisalar
- Adiabatik invariantlar
- Debay qatlami
- Kulon to‘qnashuvlari
- razryad turlari
- magnitogidrodinamika
Tabiatdagi plazma
- Ionosfera — Yerniki
- Kosmosdagi plazma, masalan, Yer plazmosferasi (magnitosferaning ichki qismi)
Plazma manbalari
Plazma diagnostikasi
- Tomson sochilishi
- Lengmyur zondlari
- Spektroskopiya
- Interferometriya
- Ionosferani qizdirish
Plazmaning qo‘llanilishi
- MGD generator
- magnetronli changlatish
- plazmali antenna
- namunalarni atomlashtirish va ionlashtirish uchun plazma — spektroskopik usullarda
- Termoyadro sintezi
  - Magnit tuzoqlarda ushlab turish — tokamak, stellarator, teskari pinch, probkotron (magnit ko‘zgu tuzog‘i)
  - Inersiyaviy termoyadro sintezi
- Tezlatkichlar
  - Kilvaterli tezlatish (uyg‘otilgan to‘lqin orqali)
- Sanoat plazmalari

Adabiyotlar

Yuriy Petrovich Rayzer. Gaz razryadi fizikasi. 3-nashr, to‘ldirilgan va qayta ishlangan. — Dolgoprudniy: «Intellekt» nashriyoti, 2009. — 736 bet.
Frank-Kamenetskiy D. A. Plazma fizikasi bo‘yicha ma’ruzalar. — Moskva: Atomizdat, 1968. — 285 bet. — 21 500 nusxa.
Artsimovich L. A., Sagdeyev R. Z. Fiziklar uchun plazma fizikasi. — Moskva: Atomizdat, 1979. — 320 bet.
Kotelnikov I. A. Plazma fizikasi bo‘yicha ma’ruzalar. 1-jild: Plazma fizikasi asoslari. — 3-nashr. — Sankt-Peterburg: Lan, 2021. — 400 bet. — ISBN 978-5-8114-6958-1.

Havolalar

Ma’ruzalar: plazma fizikasi kafedrasi, Novosibirsk davlat universiteti
Maqola: Plazma — Fizika ensiklopediyasida
Plazma fizikasi va ion-plazma texnologiyalari bo‘yicha ixtisoslashgan kutubxona — Plasmaport veb-portalida
«Hammasini bilishni xohlayman» kinojurnalida plazma haqida — YouTube
plazmali antennalar