Магнито- стимулированная диффузия в космической и лабораторной плазме Ю. В. Д у м и н Теоретический отдел ИЗМИРАН г.Троицк Московской обл Россия

Введение: В абсолютном большинстве известных газо-плазменных систем (как в астрофизических условиях, так и в лабораторных установках) наложение внешнего магнитного поля значительно подавляет диффузию в поперечном к полю направлении. Прямо противоположное явление (ускорение диффузии при усилении магнитного поля) может иметь место в ультрахолодной плазме. Это наблюдалось, например, в эксперименте ATRAP (CERN) по синтезу антиводорода (плазма: позитроны + антипротоны, T ~ 1 K ).

Основные предположения: (1) Плазма – сильно неидеальная ( kT ~ e 2 / ), т.е. значительное количество заряженных частиц находится в квази-связанных состояниях. (2) Плазма – неквантовая, т.е. характерный размер квази-связанной пары много больше боровского радиуса. При этих предположениях возможны два предельных случая: кеплеровская частота много больше ларморовской кеплеровская частота много меньше ларморовской В дальнейшем мы будем подробно рассматривать именно первый случай, причем для простоты кеплеровская орбита будет предполагаться почти круговой.

Исходная система уравнений:

Система уравнений в безразмерном виде: Упрощающие предположения:

Динамика относительного движения: Решение ищется в виде: Частота модуляции: Смещение среднего положения орбиты: Характерный масштаб корреляции (кол-во оборотов):

Динамика движения центра масс: Решение в дискретном времени (приближение случайных блужданий): (в безразмерных единицах) Коэффициент диффузии: (в физических единицах)

Обсуждение и выводы: При наложении внешнего магнитного поля на сильно-неидеальную плазму возможен эффект усиления (а не подавления) диффузии заряженных частиц в поперечном к полю направлении. Магнито-стимулированная диффузия может наблюдаться в: (1) лабораторных экспериментах с ультрахолодной плазмой, в частности, в установках по синтезу антиводорода; (2) межзвездных облаках атомарного водорода и других газов, наблюдаемых по рекомбинационным радиолиниям; (3) магнитосферах компактных астрофизических объектов со сверхсильными магнитными полями (однако в этом случае необходимы квантовые расчеты).