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Onset of turbulence in an autooscillating complex plasma

Schwabe, Mierk und Zhdanov, Sergey und Räth, Christoph (2017) Onset of turbulence in an autooscillating complex plasma. International Conference on the Physics of Dusty Plasmas, 2017-05-20 - 2017-05-25, Prag, Tschechien.

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Kurzfassung

Turbulence is one of the last unresolved issues of modern theoretical physics. In conventional experiments on turbulence, the carriers of the interaction are not directly observable. Instead, typically tracer particles are used - a method that might not produce reliable results [1]. Here, we present an experiment performed in the PK-3 Plus Laboratory on board the International Space Station [2] which allows investigating the fundamental particles in turbulence directly. First, the complex plasma cloud was stabilized with an alternating electric field. Once the stabilization was switched off, a heartbeat instability developed, and the microparticles started oscillating radially. We show that the kinetic energy spectra develop a double cascade once the cloud becomes unstable, see Figure 1. This double cascade has been predicted by Kraichnan [3] and Leith [4] for forced two-dimensional turbulence, but has only seldomly been observed in experiments [5]. We also show that the reduced rates of energy and enstrophy transfer can be used to infer the excitation wave number kexc, in good agreement with kexc obtained from the energy spectrum. [1] V. Mathai et al. Phys. Rev. Lett. 117, 024501 (2016). [2] H. M. Thomas et al. New J. Phys. 10, 033036 (2008). [3] R. H. Kraichnan. Phys. Fluids 10, 1417 (1967). [4] C. E. Leith. Phys. Fluids 11, 671 (1968). [5] G. Boffetta and R. E. Ecke. Ann. Rev. Fluid Mech. 44, 427{451 (2012)

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/112697/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Onset of turbulence in an autooscillating complex plasma
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Schwabe, MierkMierk.Schwabe (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-6565-5890NICHT SPEZIFIZIERT
Zhdanov, SergeySergey.Zhdanov (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Räth, ChristophChristoph.Raeth (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Mai 2017
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:komplexes Plasma, staubiges Plasma, Turbulenz, Instabilität
Veranstaltungstitel:International Conference on the Physics of Dusty Plasmas
Veranstaltungsort:Prag, Tschechien
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:20 Mai 2017
Veranstaltungsende:25 Mai 2017
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 / Schwerelosigkeit (alt)
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Materialphysik im Weltraum
Hinterlegt von: Schwabe, Dr. Mierk
Hinterlegt am:19 Jun 2017 08:45
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:17

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