Studies of Dynamics of Neutral Component of Current Sheet Plasma, Based on Spectral Broadening of Helium Line He I 5876 Å

N. P. Kyrie; Кирий Н. П.; D. E. Kharlachev; Харлачев Д. Е.; K. V. Shpakov; Шпаков К. В.

doi:10.31857/S0367292123601194

Studies of Dynamics of Neutral Component of Current Sheet Plasma, Based on Spectral Broadening of Helium Line He I 5876 Å

Authors: Kyrie N.P.¹, Kharlachev D.E.¹, Shpakov K.V.¹
Affiliations:
1. Prokhorov General Physics Institute, Russian Academy of Sciences
Issue: Vol 49, No 11 (2023)
Pages: 1092-1100
Section: PLASMA DYNAMICS
URL: https://bakhtiniada.ru/0367-2921/article/view/233131
DOI: https://doi.org/10.31857/S0367292123601194
EDN: https://elibrary.ru/FOKMZO
ID: 233131

Cite item

Full Text

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

Spectroscopy methods were used for studying the dynamics of neutral plasma component in current sheets formed in two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) magnetic configurations during discharge in helium. It has been ascertained that when the current sheet is formed in the 2D magnetic field, flows of fast suprathermal helium atoms appear in it, which are directed along the current sheet width (the largest of the sheet transverse dimensions). It is shown that helium atoms can acquire the directed energy Wx due to the resonance charge exchange of accelerated ions in the current sheet plasma. The energy of directed motion of helium atoms can reach Wx ≈ (480 ± 120) eV, which is ~20 times higher than the temperature of helium atoms Ta ≈ (20 ± 2) eV at the same times. During the current sheet formation in the 3D magnetic configuration, fast helium atoms were not observed.

Keywords

plasma, current sheet, spectroscopy, spectral line broadening, temperature and energy of directed motion of helium atoms, cross-section of resonance charge exchange

References

Syrovatskii S.I. // Annu. Rev. Astron. Astrophys. 1981. V. 19. P. 163.
Кадомцев Б.Б. // УФН 1981. Т. 151. С. 3.
Прист Э., Форбс Т. Магнитное пересоединение. – М.: Физматлит. 2005. 592 с.
Франк А.Г. // УФН 2010. Т. 180. С. 982.
Yamada M., Kulsrud R., H Ji. // Rev. Modern Phys. 2010. V. 82 (1). P. 603.
Yamada M., Yoo J., Myers C.E. // Phys. Plasmas. 2016. V. 23 (5). P. 055402(1).
Yamada M. Magnetic reconnection: a modern synthesis of theory, experiment, and observations. – Princeton University Press. Princeton Series in Astrophysics. 2022. V. 47. 312 p.
Gekelman W., De Haas T., Daughton W., Van Compernolle B., Intrator T., Vincena S. // Phys. Rev. Lett. 2016. V. 116. P. 235101 (1).
Frank. A.G, Kyrie N.P., Satunin S.N. // Phys. Plasmas. 2011. V. 18 (11). P. 111209 (1).
Artemyev A.V., Petrukovich A.A., Frank A.G., Vasko I.Y., Nakamura R., Zelenyi L.M. // J. Geophys. Res. 2013. V. 118. P. 2789 (1).
Zelenyi L.M., Frank A.G., Artemyev A.V., Petruko-vich A.A., Nakamura R. // Plasma Phys. & Controlled Fusion 2016. V. 58. P. 054002 (1).
Frank A.G., Artemyev A.V., Zelenyi L.M. // J. Exp. Theor. Phys. 2016. V. 123. P. 699.
Frank A.G., Kyrie N.P., Satunin S.N., Savinov S.A. // Universe 2021. V. 7 (11). P. 400 (1).
Nakamura R., BaumjohannW., Mouikis C., Kistler L.M., Runov A., Volwerk M., Asano Y., Voros Z., Zhang T.L., Klecker B., Reme H., Balogh A. // Geophys. Res. Lett. 2004. V. 31 (9). P. 9804.
Juusola L., Hoilijoki S., Pfau-Kempf Y., Ganse U., Jar-vinen R., Battarbee M., Kilpua E., Turc L., Palmroth M. // Ann. Geophys. 2018. V. 36 (5). P. 1183.
Hoshino M., Mukai T., Shinohara I., Saito Y., Koku-bun S. // J. Geophys. Res. 2000. V. 105. P. 337.
Walia N.K., Seki K., Amano T. // J. Geophys. Res. 2022. V. 127 (5). P. 30066.
Frank A.G., Artemyev A.V., San Lu, Xiao-Jia Zhang, K-yrie N.P. // Plasma Phys. Control. Fusion 2023. V. 65. P. 095006(1).
Франк А.Г., Гавриленко В.П., Кирий Н.П., Островская Г.В. // Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Серия Б. Том III-2. М: Янус-К. 2008. С. 335.
Кирий Н.П., Марков В.С., Франк А.Г. // Физика плазмы. 2010. Т. 36 (4). С. 387.
Кирий Н.П., Франк А.Г. // Физика плазмы. 2012. Т. 38. С. 1042.
Кирий Н.П., Марков В.С., Франк А.Г. // Письма в ЖЭТФ. 2012. Т. 95. С. 17.
Frank A.G., Kyrie N.P. // Plasma Phys. Rep. 2017. V. 43. P. 696.
Кирий Н.П., Франк А.Г., Васильков Д.Г. // Физика плазмы. 2019. Т. 45 (4). С. 313.
Kyrie N.P., Savinov S.A. // PPHR. 2021. V. 47 (6). P. 611.
Харлачев Д.Е., Кирий Н.П. // Сборник научных статей VI Международной научно-практической конференции “Актуальные проблемы и перспективы развития радиотехнических и инфокоммуникационных систем” Радиоинфоком-2022. Москва 2022. С. 266.
Кирий Н.П., Франк А.Г., Мингалеев А.Р., Мавлю-дов Т.Б., Шпаков К.В., Байдин И.С. // Физика плазмы. 2022. Т. 48. С. 1035. https://doi.org/10.31857/S0367292122601102
www.nanoscan.su
Грим Г. Спектроскопия плазмы. М.: Атомиздат. 1969.
Грим Г. Уширение спектральных линий в плазме. М.: Мир. 1978.
Майоров С.А. // Краткие сообщения по физике ФИАН 2007. Т. 34 (2). С. 26.
Майоров С.А. // Краткие сообщения по физике ФИАН. 2012. Т. 39 (2). С. 31.
Голятина Р.И., Майоров С.А. // Прикладная физика. 2011. № 5. С. 22.
Королев Ю.Д. Элементарные и кинетические процессы в газоразрядной плазме. Издательство Томского политехнического университета. 2008.
Смирнов Б.М. Введение в физику атомных столкновений. М.: Атомиздат. 1973.
Смирнов Б.М. Ионы и возбужденные атомы в плазме. М.: Атомиздат. 1974.
Райзер Ю.П. Физика газового разряда. М.: Наука. 1987.