§ Plazma idealligi

§ 4. Plazmadagi elementar jarayonlar
Elementar jarayonlar - atom zarralarining (elektronlar, ionlar, atomlar, molekulalar) to'qnashuvi, shuningdek, elektromagnit nurlanishning yutilishi yoki chiqarilishi natijasida ularning holatining o'zgarishi.
Plazmadagi elementar jarayonlar to'g'ridan-to'g'ri va teskari bo'linadi, tabga qarang. 1.1, bunda jarayonlarning ma'nosi energiya darajalari orasidagi o'tishning soddalashtirilgan sxemalari bilan tasvirlangan. Birinchi to'g'ridan-to'g'ri jarayon radiatsiya kvantining ta'siri ostida yoki to'qnashuv vaqtida elektronning qo'zg'aluvchan darajaga o'tishi bilan bog'liq va teskari jarayon fotonning emissiyasi bilan birga bu qo'zg'alishning bo'shashishi bilan bog'liq.

1.4-rasm. Plazma turlari. N_D = 1 - Debay sferasidagi zarrachalar soni, T = E_F, bu yerda E_F - Fermi energiyasi, plazma degeneratsiyasining mezoni. ITS - inertial termoyadro sintezi, B. to. - oq mittilar
Dissotsiatsiya elektronning molekuladagi atomlarning bog'lanishga qarshi holatiga o'tishi bilan birga keladi, uchinchi jarayon esa elektronning doimiy musbat energiyalar spektri mintaqasiga o'tishi, teskari jarayon emissiya bilan birga keladi, kvantning yoki Oje-jarayonida energiyaning boshqa elektronga o'tkazilishi.
To'qnashuvlar juft, uch yoki ko'p zarrali bo'lishi mumkin. Atrofdagi zarralarning ikkita zarrachalar o'rtasidagi to'qnashuvga ta'sirini e'tiborsiz qoldirish mumkin bo'lganda, noyob plazmada juft to'qnashuvlar hukmronlik qiladi. Uch marta to'qnashuv ehtimoli ~ n³ ga oshadi, shuning uchun ular zichroq plazmada rol o'ynashi mumkin va ko'p zarrachalar to'qnashuvi, masalan, plazma zarralari kondensatsiyalangan muhit (qattiq yoki suyuqlik) bilan o'zaro ta'sirlashganda sodir bo'lishi mumkin.

Zarrachalar to'qnashuvi to'qnashuvchi zarrachalarning ichki energiyasi yoki holati o'zgarmagan holda sodir bo'ladigan elastik va bunday o'zgarishga olib keladigan noelastiklarga bo'linadi. Birinchisi plazmadagi zarrachalarning energiya taqsimoti uchun javob beradi, ikkinchisi esa zarrachalarning ichki erkinlik darajalari yoki ularning turlari bo'yicha taqsimlanishi uchun javobgardir. Elastik to'qnashuvlar orasida zarrachalarning ichki energiyasi o'zgarmagan holda (yoki deyarli o'zgarmagan holda) sodir bo'ladigan to'qnashuvlar bo'lishi mumkin. Bunday to'qnashuvlar rezonans yoki kvazrezonans deb ataladi.
Umumiy holatda, atom, molekula yoki iondagi elektronlarning qo'zg'alish jarayonining ehtimolini baholashni zarralarning o'zaro ta'sir qilish vaqtini va tegishli o'tish vaqtini solishtirish orqali olish mumkin. Atom zarralari o'zlarining elektron qobiqlari bilan o'zaro ta'sir qiladi va agar yaqinlashish sekin bo'lsa (ya'ni, atom zarralarining nisbiy tezliklari atomdagi elektronlar tezligiga nisbatan kichik bo'lsa), unda ularning elektron qobiqlari asta-sekin o'zgarib, keyin o'z holatiga qaytish uchun vaqt topadi. asl holati. Agar o'zaro ta'sir qilish vaqti qisqa bo'lsa, u holda te vaqtida elektronlar yangi darajaga "o'tkaziladi" va qo'zg'alish sodir bo'ladi. Shunday qilib, agar t_am>>t_e qo'zg'alish sodir bo'lmaydi. Kattalik tartibida t_am= a/v, bu yerda a atomning kattaligi va v nisbiy tezlik.
t_e ning kattaligi tartibi noaniqlik printsipi asosida aniqlanishi mumkin:

Bu yerda E - darajalar orasidagi energiya farqi. Shunday qilib, biz shartni olamiz

yoki

o'tishning ehtimolsizligi mezoni bo'lib, adiabatik Messier mezoni deb ataladi. Shubhasiz, agar E darajalari orasidagi energiya farqi kichik bo'lsa, u holda rezonans jarayoniga mos keladigan jarayon ehtimoli ko'proq.
Ba'zida to'qnashuvlar to'qnashuvchi zarrachalarning o'zaro tezligining birinchi Bor orbitasidagi elektron tezligiga nisbati bilan bo'linadi:

v << v_Б uchun to'qnashuvlar sekin, v ≥ v_Б uchun to'qnashuvlar tez.
Zarrachalar to'qnashuvi ehtimoli ularning o'zaro ta'sir kesimi bilan aniqlanadi. Sekin atomlar yoki molekulalarning elastik to'qnashuvi uchun, birinchi yaqinlashuvda, kesmalar ko'ndalang zarrachalar o'lchamining kvadrati tartibida bo'ladi, masalan, ma'lumki, vodorod atomining o'lchami Bor radiusi a_B=0,529 10^-8sm² bilan belgilanadi σ_elas~10^-16 sm². Yadro reaktsiyalari sodir bo'ladigan to'qnashuvlar uchun, masalan, yorug'lik elementlarining termoyadroviy reaktsiyalari, kesma yadroning xarakterli kattaligi (~ 10^-12sm²) bilan belgilanadi, shuning uchun yadroviy to'qnashuvning kesmalari omborlarda (bitta omborda) o'lchanadi 10^-24sm² ga teng). Shunday qilib, deyteriy va tritiy sintezi reaksiyasi uchun:
D + T = ⁴He + n +17,59 MeV, (1,23)
boshqa barcha yorug'lik elementlarining reaktsiyalari orasida eng katta kesmaga ega bo'lib, ~100keV energiyadagi kesishmaning maksimal qiymati bitta ombordir.