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Theory of a cavity around a large floating sphere in complex (dusty) plasma

Khrapak, Sergey und Huber, Peter und Thomas, Hubertus M. und Naumkin, Vadim und Molotkov, Vladimir und Lipaev, Andrey (2019) Theory of a cavity around a large floating sphere in complex (dusty) plasma. Physical Review E, 99, 053210. American Physical Society. doi: 10.1103/PhysRevE.99.053210. ISSN 2470-0045.

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818kB

Kurzfassung

In the last experiment with the PK-3 Plus laboratory onboard the International Space Station, interactions of millimeter-size metallic spheres with a complex plasma were studied [M. Schwabe et al., New J. Phys. 19, 103019 (2017)]. Among the phenomena observed was the formation of cavities (regions free of microparticles forming a complex plasma) surrounding the spheres. The size of the cavity is governed by the balance of forces experienced by the microparticles at the cavity edge. In this article we develop a detailed theoretical model describing the cavity size and demonstrate that it agrees well with sizes measured experimentally. The model is based on a simple practical expression for the ion drag force, which is constructed to take into account simultaneously the effects of nonlinear ion-particle coupling and ion-neutral collisions. The developed model can be useful for describing interactions between a massive body and surrounding complex plasma in a rather wide parameter regime.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/129071/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Theory of a cavity around a large floating sphere in complex (dusty) plasma
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Khrapak, SergeySergey.Khrapak (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Huber, PeterDLR Research Group Complex Plasma, OberpfaffenhofenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Thomas, Hubertus M.Hubertus.Thomas (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8358-2023NICHT SPEZIFIZIERT
Naumkin, VadimJoint Institute for High Temperatures, RAS, MoscowNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Molotkov, VladimirJoint Institute for High Temperatures, RAS, MoscowNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lipaev, AndreyJoint Institute for High Temperatures, RAS, MoscowNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:31 Mai 2019
Erschienen in:Physical Review E
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:99
DOI:10.1103/PhysRevE.99.053210
Seitenbereich:053210
Verlag:American Physical Society
ISSN:2470-0045
Status:veröffentlicht
Stichwörter:complex (dusty) plasma, plasma-particle interactions, voids in complex plasmas, ion drag
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 / Theorie, Simulation (alt), R - Komplexe Plasmen / Schwerelosigkeit (alt)
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Materialphysik im Weltraum > Gruppe Komplexe Plasmen
Hinterlegt von: Khrapak, Sergey
Hinterlegt am:11 Sep 2019 11:39
Letzte Änderung:22 Nov 2023 06:35

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