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Modification of wave velocity in a string fluid

Schwabe, Mierk und Zhdanov, Sergey und Räth, Christoph und Khrapak, Sergey und Laut, Ingo und Pustylnik, Mikhail und Lipaev, Andrey und Molotkov, Vladimir und Thoma, Markus und Usachev, Alexandr und Thomas, Hubertus M. (2019) Modification of wave velocity in a string fluid. 5th International Soft Matter Conference, 03.-07. Juni 2019, Edinburgh, Vereinigtes Königreich.

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Kurzfassung

Complex or dusty plasmas consist of microparticles embedded in a low-temperature plasma. The microparticles acquire high charges by collecting plasma particles and strongly interact with each other. Since they are suspended in a low pressure background gas, the damping of their movement is much weaker than, for instance, in colloids, so that studies of complex plasmas complement those of colloids. Here we present complex plasma experiments performed in the PK-4 Laboratory on board the International Space Station. The heart of this laboratory is formed by a U-shaped glass tube in which a direct current (DC) plasma is produced with a driven and a grounded electrode. The microparticles can be trapped by switching the polarity of the driven electrode at a time scale that is much smaller than that of the particle dynamics. The polarity switching also induces ion fluxes which follow the electric field almost instantaneously. These ion fluxes cause the formation of space charges downstream from the microparticles, which lead to the formation of microparticle strings, analogous to strings forming in electrorheological fluids. Here, we numerically demonstrate that the velocity of waves moving through this string fluid depends on the Mach number of the ions. For this purpose, we perform a Molecular-Dynamics simulation of the (negatively charged) microparticle movement with a potential that includes, in addition to the usual interaction via Yukawa potential, a positive space charge in downstream direction mimicking the wake formation. We excite a shock wave travelling through the system by pushing it on one side with a piston, and observe the velocity of the travelling wave. We compare the results of this simulation to a slow wave mode observed in experiments in the PK-4 Laboratory: In these experiments, the microparticles were trapped in the discharge and formed a string fluid. Self-excited waves appeared which had an unusual waveform and propagated slowly compared with the usual dust acoustic wave mode.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/127782/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Modification of wave velocity in a string fluid
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
Khrapak, SergeySergey.Khrapak (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Laut, IngoIngo.Laut (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pustylnik, MikhailMikhail.Pustylnik (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lipaev, AndreyJoint Institute for High Temperatures, RAS, MoscowNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Molotkov, VladimirJoint Institute for High Temperatures, RAS, MoscowNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Thoma, MarkusJustus-Liebig Universität GiessenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Usachev, AlexandrJoint Institute for High Temperatures, RAS, MoscowNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Thomas, Hubertus M.Hubertus.Thomas (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8358-2023NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Juni 2019
Referierte Publikation:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:komplexe Plasmen, Strings, Wellen
Veranstaltungstitel:5th International Soft Matter Conference
Veranstaltungsort:Edinburgh, Vereinigtes Königreich
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsdatum:03.-07. Juni 2019
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 > Gruppe Komplexe Plasmen
Hinterlegt von: Schwabe, Dr. Mierk
Hinterlegt am:28 Jun 2019 12:32
Letzte Änderung:28 Jun 2019 12:32

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