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Unified description of sound velocities in strongly coupled Yukawa systems of different spatial dimensionality

Khrapak, Sergey (2019) Unified description of sound velocities in strongly coupled Yukawa systems of different spatial dimensionality. Physics of Plasmas, 26, Seite 103703. American Institute of Physics (AIP). doi: 10.1063/1.5124676. ISSN 1070-664X.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
295kB

Kurzfassung

Sound velocities in classical single-component fluids with Yukawa (screened Coulomb) interactions are systematically evaluated and analyzed in one-, two-, and three spatial dimensions. In the strongly coupled regime, the convenient sound velocity scale is identified. The sound velocity can be then expressed as a product of this scaling factor and a dimension-dependent function of the screening parameter. A unified approach is used to derive explicit expressions for these dimension-dependent functions in the weakly screened regime. It is also demonstrated that for stronger screening, the effect of spatial dimensionality virtually disappears, the longitudinal sound velocities approach a common asymptote, and a one-dimensional nearest-neighbor approximation provides a relatively good estimate for this asymptote. This result is not specific to the Yukawa potential, but equally applies to other classical systems with steep repulsive interactions. An emerging relation to a popular simple freezing indicator is briefly discussed. Overall, the results can be useful when Yukawa interactions are relevant, in particular, in the context of complex (dusty) plasmas and colloidal suspensions.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/129653/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Unified description of sound velocities in strongly coupled Yukawa systems of different spatial dimensionality
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Khrapak, SergeySergey.Khrapak (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:15 Oktober 2019
Erschienen in:Physics of Plasmas
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:26
DOI:10.1063/1.5124676
Seitenbereich:Seite 103703
Verlag:American Institute of Physics (AIP)
ISSN:1070-664X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:complex (dusty) plasma, strongly coupled plasma, elastic properties, sound velocity, dust-acoustic wave
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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)
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Materialphysik im Weltraum > Gruppe Komplexe Plasmen
Hinterlegt von: Khrapak, Sergey
Hinterlegt am:18 Okt 2019 11:31
Letzte Änderung:30 Okt 2023 14:02

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