Ultracold ions wake in dusty plasmas

2020

Полный текст Открытый доступ: Gold Метаданные (CSL-JSON)
DOI 10.1088/1367-2630/ab7bd2
Достоверность данных 70 средняя
Как считается эта оценка

Складывается из проверяемых признаков самой записи: есть ли у статьи DOI, сколько независимых источников подтвердили её данные, заполнены ли обязательные поля и насколько свежо последнее подтверждение. Снижают оценку расхождения между источниками и отсутствие идентификатора. Значение от 80 означает, что запись опубликована без дополнительной проверки; от 60 до 79 — что она опубликована с пониженной достоверностью и ручная проверка желательна. Запись, выверенную редактором вручную, пересчёт не опускает ниже 90. Это оценка наших данных о статье, а не оценка самой статьи.

Аннотация

Abstract Motivated by the recent experimental realization of ultracold dusty plasma (2019 Sci. Rep. 9 3261), we present the results of particle-in-cell simulation with Monte-Carlo-collisions for wake behind a dust particle due to focusing of ions at superfluid helium temperature (∼2 K). Dynamical screening (wakefield) defines structural and dynamical properties of charged dust particles in plasmas such as phase transition, crystal formation, vibration modes (waves) etc. Here, we delineate in detail the dependence of wake strength on the streaming velocity of ions and on the ion-neutral charge exchange collision frequency (neutrals density) in the ultracold dusty plasma. Lowering the temperature to ultracold level leads to a wake pattern behind a dust particle that completely differs from the wake at normal conditions. For wide range of parameters, most remarkable features of the wakefield are (i) the formation of wake pattern with two maxima split in transverse to ion flow direction in the downstream area, (ii) pronounced inverse V shape of the wakefield closely resembling the wake in quark-gluon plasma and dense quantum plasma (warm dense matter), and (iii) the inter-dust attraction region in transverse direction. The latter shows that molecule-like interaction between dust particles is realized in ultracold dusty plasmas. These observations show a fundamental difference of ultracold dusty plasma physics from well studied complex plasmas at normal conditions.