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Correlation and spectrum of dust acoustic waves in a radio-frequency plasma using PK-4 on the International Space Station

Goree, John und Bin, Liu und Pustylnik, Mikhail und Thomas, Hubertus M. und Fortov, Vladimir und Lipaev, Andrey und Molotkov, Vladimir und Usachev, Alexandr und Petrov, Oleg und Thoma, Markus und Thomas, Edward und Konopka, Uwe und Prokopiev, Sergey (2020) Correlation and spectrum of dust acoustic waves in a radio-frequency plasma using PK-4 on the International Space Station. Physics of Plasmas, 27, Seite 123701. American Institute of Physics (AIP). doi: 10.1063/5.0024500. ISSN 1070-664X.

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Kurzfassung

Dust acoustic waves were investigated in an experiment under microgravity conditions, using the European Space Agency-Roscosmos facility PK-4 on the International Space Station. A three-dimensional dust cloud was confined in a glow-discharge plasma powered by a radio-frequency coil in low-pressure neon gas. Low-frequency dust acoustic waves (DAWs) were spontaneously excited due to the flowing ions in the plasma. Dust motion was imaged using video cameras, yielding the position for individual dust particles. Besides these particle-level measurements, the dust was also measured as a fluid continuum to obtain its velocity and density fluctuations. A space–time diagram of the dust-fluid velocity reveals that the waves changed properties as they propagated across the dust cloud, in the direction of the ion flow. Density fluctuations were characterized by a wave spectrum, indicating the emergence of collective vibration modes in a broad range of wave numbers. The decay of the modes was characterized by density correlation functions. Fitting the correlation functions to an analytical model yields an experimental measurement of the dispersion relation for DAWs, which is compared to that of linear theory.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/140600/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Correlation and spectrum of dust acoustic waves in a radio-frequency plasma using PK-4 on the International Space Station
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Goree, JohnUni IowaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bin, LiuUni IowaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pustylnik, MikhailMikhail.Pustylnik (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Thomas, Hubertus M.Hubertus.Thomas (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8358-2023NICHT SPEZIFIZIERT
Fortov, Vladimirjoint institute for high temperatures, ras, moscowNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lipaev, AndreyJoint Institute for High Temperatures, RAS, MoscowNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Molotkov, VladimirJoint Institute for High Temperatures, RAS, MoscowNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Usachev, AlexandrJoint Institute for High Temperatures, RAS, MoscowNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Petrov, OlegJoint Institute for High Temperatures, RAS, MoscowNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Thoma, Markusjustus-liebig universität giessenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Thomas, Edwardetjr (at) auburn.eduNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Konopka, UweUniversity of Auburn, Auburn, UsaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Prokopiev, SergeyYuri Gagarin Trainings CenterNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:1 Dezember 2020
Erschienen in:Physics of Plasmas
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:27
DOI:10.1063/5.0024500
Seitenbereich:Seite 123701
Verlag:American Institute of Physics (AIP)
ISSN:1070-664X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:complex plasma, microgravity research, ISS, low temperature plasma
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: Thomas, Dr. Hubertus M.
Hinterlegt am:25 Jan 2021 09:02
Letzte Änderung:20 Okt 2023 09:46

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