بررسی شتاب‌دهی ذرات باردار از طریق باز‌اتصالی مغناطیسی در محیط‌های پلاسمایی

نویسندگان

1 گروه فیزیک اتمی و مولکولی، دانشکده فیزیک، دانشگاه تبریز، تبریز

2 گروه فیزیک اتمی و مولکولی، دانشکده فیزیک، دانشگاه تبریز، تبریز

3 گروه فیزیک اتمی و مولکولی، دانشکده فیزیک، دانشگاه تبریز، تبریز

doi
10.18869/acadpub.ijpr.15.4.405
چکیده

باز‌اتصالی مغناطیسی که در پلاسماهای با رسانندگی الکتریکی بالا رخ می‌دهد، باعث تغییر ساختار خطوط میدان مغناطیسی و تبدیل انرژی مغناطیسی به انرژی جنبشی، گرمایی و شتاب‌دهی ذرات باردار می‌شود. این فرایند نقش مهمی در تغییر دینامیک پلاسماهای آزمایشگاهی، مانند پلاسمای هم‌جوشی توکامک و پلاسماهای فضایی، مانند کرونای خورشید، بازی می‌کند. میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی تولید شده در بازاتصالی مغناطیسی باعث شتاب گرفتن و سوق یافتن ذرات باردار می‌شوند. لذا ذرات بر حسب مکان و انرژی اولیه‌شان یا می‌توانند شتاب‌دار شده و از ناحیه باز‌اتصالی با انرژی بالایی خارج شوند و یا در میدان‌های مغناطیسی محصور شوند. در این مطالعه، نحوه شتاب‌دار شدن و گیر‌افتادگی ذره باردار (پروتون) را با فرض انرژ‌ی‌های اولیه و مکان‌های اولیه متفاوت بررسی می‌کنیم. محاسبات عددی ما نشان می‌دهند که ساختار اسپاینی بازاتصالی مغناطیسی سه بعدی، می‌تواند به عنوان یک شتاب‌دهنده بالقوه برای شتاب دادن ذرات باردار در نظر گرفته شود. در چنین شرایطی پروتون می‌تواند به انرژی نهایی در حدود چندین مگا الکترون ولت (نسبیتی) رسیده و در مدت زمان کوتاه (چندین میلی ثانیه) شتاب بگیرد. مسیر و انرژی نهایی ذرات به شدت تحت تأثیر مکان پرتاپ (مکان اولیه) می‌باشد.