Критерии плазменного состояния вещества

Дебаевское экранирование и плазменный параметр

Теперь мы можем детализировать данные ранее определения. Действительно, поля отдельных зарядов экранируются на расстояниях ~ дебаевского радиуса. Это значит, что если характерный размер системы L много больше, чем дебаевский радиус d, то все возмущения потенциала, обусловленные локальными пульсациями плотностей зарядов или введенными в плазму электродами, локализуются пространственно, имея малые по сравнению с размерами системы характерные размеры.

d << L (1.4.1.)

Из условия относительной малости дебаевского радиуса следует требование на плотность ионизированного газа, который можно с полным основанием назвать плазмой.

Другое требование, неявно введенное при рассмотрении экранирования заряда в плазме, состоит в необходимости иметь много частиц, расположенных в непосредственной близости от рассматриваемого заряда. Характеристикой в этом случае является так называемый плазменный параметр – число частиц в сфере с радиусом, равным дебаевскому:

N_D = n (1.4.2.)

Условие, которому должна удовлетворять эта величина выглядит так:

N_D >>1. (1.4.3.)

Временной плазменный параметр

Используем теперь характерное время, задаваемое периодом плазменных колебаний. Как мы отмечали, характерным для плазмы является «коллективность» взаимодействия заряженных частиц, наличие сравнительно дальнодействующих кулоновских сил в отличие от чисто газовых парных столкновений. Следовательно, чтобы ионизованный газ можно было называть плазмой, нужно чтобы частота плазменных колебаний существенно превышала частоту парных столкновений между заряженными частицами и между заряженными частицами и атомами (молекулами) нейтральной компоненты. Это условие удобно записать в виде:

> 1 . (1.4.4.)

Здесь w _p – плазменная частота; t - время между столкновениями.