ПОПЕРЕЧНАЯ ВОЛНА С ЗАХВАЧЕННЫМИ ЭЛЕКТРОНАМИ В

XL Международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и УТС, 11 – 15 февраля 2013 г.
ПОПЕРЕЧНАЯ ВОЛНА С ЗАХВАЧЕННЫМИ ЭЛЕКТРОНАМИ
В НЕЗАМАГНИЧЕННОЙ ПЛАЗМЕ.
А.И. Матвеев
Южный федеральный университет, технологический институт, Таганрог, РФ,
ya.matveev.alexandr@yandex.ru
Рассматривается трансформация необыкновенной поперечной волны, распространяющейся в плазме вдоль магнитного поля и «нагруженной» захваченными электронами, в
циркулярно-поляризованную волну, которая может распространяться в плазме без
магнитного поля с фазовой скоростью, меньшей скорости света. Известно, что для
поперечных волн в незамагниченной плазме черенковский резонанс   kVz , где V z ‒
продольная скорость электронов, невозможен. Однако если в потенциальных ямах
поперечной волны содержится очень малое, но конечное число электронов, то фазовая
скорость волны уменьшается до скорости, меньшей скорости света [1, 2]. В приведенных
работах не было указано, как возникают эти волны. Непосредственно возбуждать
замедленную поперечную волну в плазме внешними источниками, как продольную волну,
невозможно, так как она сильно затухает. С другой стороны в потенциальные ямы
поперечных волн, бегущих вдоль магнитного поля, могут захватываться электроны плазмы, с
продольной скоростью Vr  u  B k  c , где u  фазовая скорость волны. Возникает
вопрос, что будет с захваченными волной электронами, если индукция магнитного поля
уменьшается до нуля? Не высыпаются ли эти электроны из потенциальных ям волны, и если
остаются, то достаточно ли их количества, чтобы фазовая скорость поперечной волны
уменьшилась до скорости, меньшей скорости света? С уменьшением индукции магнитного
поля, которая происходит очень медленно, фазовая скорость волны уменьшается, а
резонансная скорость
(1  B )3 / 2 c
,
(1)
Vr 
(1  g )(1  B )  e2 2
где e  плазменная частота, g  коэффициент, пропорциональный концентрации плазмы,
растет. Установлено, что если поперечная волна в замагниченной плазме возбуждается
внешними источниками, то количества электронов, захваченных в процессе возбуждения,
достаточно, чтобы фазовая скорость волны после некоторого уменьшения магнитного поля
стала меньше скорости света при конечных значениях индукции этого поля. Когда
магнитное поле исчезает, то резонансная и фазовая скорости становятся одинаковыми
c
(2)
u  Vr 
1  g  e2 2
Из (2) видно, что при достаточно большой концентрации плазмы g  e2 2 фазовая
скорость волны становится меньше скорости света. Таким образом, если у поперечной
волны, бегущей в равновесной плазме вдоль магнитного поля, имеются захваченные
электроны, то она трансформируется в замедленную поперечную волну. Последняя способна
существовать в равновесной плазме со скоростью, меньшей скорости света, без магнитного
поля и иных замедляющих структур.
Литература
[1]. Матвеев А.И. Физика плазмы, 2009, Т. 35, №4, С. 351-360.
[2]. Krasovsky V. L. Physics Letters A 374, 2010, P. 1751–1754.
1