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Wake-mediated propulsion of an upstream particle in two-dimensional plasma crystals

Laut, Ingo und Räth, Christoph und Zhdanov, Sergey und Nosenko, Volodymyr und Morfill, Gregor E. und Thomas, Hubertus M. (2017) Wake-mediated propulsion of an upstream particle in two-dimensional plasma crystals. Physical Review Letters. American Physical Society. doi: 10.1103/PhysRevLett.118.075002. ISSN 0031-9007.

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341kB

Offizielle URL: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.118.075002

Kurzfassung

The wake-mediated propulsion of an 'extra' particle in a channel of two neighboring rows of a two-dimensional plasma crystal, observed experimentally by Du et al. Phys. Rev. E 89, 021101(R) (2014), is explained in simulations and theory. We use the simple model of a pointlike ion wake charge to reproduce this intriguing effect in simulations, allowing for a detailed investigation and a deeper understanding of the underlying dynamics. We show that the nonreciprocity of the particle interaction, owing to the wake charges, is responsible for a broken symmetry of the channel that enables a persistent self-propelled motion of the extra particle. We find good agreement of the terminal extra-particle velocity with our theoretical considerations and with experiments.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/110412/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Wake-mediated propulsion of an upstream particle in two-dimensional plasma crystals
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Laut, IngoIngo.Laut (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Räth, ChristophChristoph.Raeth (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zhdanov, SergeySergey.Zhdanov (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Nosenko, VolodymyrV.Nosenko (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Morfill, Gregor E.max-planck-institut für extraterrestrische physik, giessenbachstrasse, 85748 garching, germanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Thomas, Hubertus M.Hubertus.Thomas (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8358-2023NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2017
Erschienen in:Physical Review Letters
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1103/PhysRevLett.118.075002
Verlag:American Physical Society
ISSN:0031-9007
Status:veröffentlicht
Stichwörter:complex Plasmas, channeling
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Komplexe Plasmen / Datenanalyse (alt), R - Komplexe Plasmen / Theorie, Simulation (alt)
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Materialphysik im Weltraum
Hinterlegt von: Laut, Ingo
Hinterlegt am:10 Jan 2017 14:51
Letzte Änderung:22 Nov 2023 07:50

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