Schwabe, Mierk and Zhdanov, Sergey and Hagl, Tanja C. and Huber, Peter and Lipaev, Andrey and Molotkov, Vladimir and Naumkin, Vadim and Rubin-Zuzic, Milenko and Vinogradov, P.V. and Zähringer, Erich and Fortov, Vladimir and Thomas, Hubertus M. (2017) Observation of metallic sphere - complex plasma interactions in microgravity. New Journal of Physics, 19, p. 103019. Institute of Physics (IOP) Publishing. doi: 10.1088/1367-2630/aa868c. ISSN 1367-2630.
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Official URL: http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1367-2630/aa868c
Abstract
The PK-3 Plus laboratory on board the International Space Station is used to study the interaction between metallic spheres and a complex plasma. We show that the metallic spheres significantly affect both the local plasma environment and the microparticles. The spheres charge under the influence of the plasma and repel the microparticles, forming cavities surrounding the spheres. The size of the cavity around a sphere is used to study the force balance acting on microparticles at the cavity edge. We show that the ion drag force and pressure force from other microparticles balances with the electric force acting from the sphere to within 20%. At intermediate distances from the sphere surface, the interaction between the microparticles and the metallic spheres is attractive due to the drag force from the ions which are moving towards the highly charged spheres. The spheres thus strongly affect the plasma fluxes. This modification of the plasma flux can lead to an effective surface tension acting on the microparticles, and to the excitation of dust-density waves near the spheres, as the local electric field crosses a threshold.
Item URL in elib: | https://elib.dlr.de/114840/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Document Type: | Article | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Title: | Observation of metallic sphere - complex plasma interactions in microgravity | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Authors: |
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Date: | 20 October 2017 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Journal or Publication Title: | New Journal of Physics | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Refereed publication: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Open Access: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gold Open Access: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In SCOPUS: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In ISI Web of Science: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Volume: | 19 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DOI: | 10.1088/1367-2630/aa868c | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Page Range: | p. 103019 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Publisher: | Institute of Physics (IOP) Publishing | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ISSN: | 1367-2630 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Status: | Published | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Keywords: | complex plasma, dusty plasma, waves, cavitation | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Research field: | Aeronautics, Space and Transport | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Program: | Space | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Program Themes: | Research under Space Conditions | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Research area: | Raumfahrt | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Program: | R FR - Research under Space Conditions | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Research theme (Project): | R - Komplexe Plasmen / Zero gravity (old) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Location: | Oberpfaffenhofen | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Institutes and Institutions: | Institute of Materials Physics in Space > Research Group Complex Plasma | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Deposited By: | Schwabe, Dr. Mierk | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Deposited On: | 23 Oct 2017 14:53 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Last Modified: | 08 Mar 2018 18:47 |
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