[论文解读] Electron gas oscillations in plasma. Theory and applications

Maxim Dvornikov, S. Dvornikov|arXiv (Cornell University)|Jun 21, 2003

Cold Fusion and Nuclear Reactions参考文献 1被引用 5

一句话总结

本文提出了一种基于非线性薛定谔方程解的等离子体中电子气振荡的量子力学模型，表明球对称和轴对称的电子密度振荡可导致中心或轴线上电子密度增强，从而提高离子气压强。该机制被建议用于解释自然火球现象，并为通过自洽、长寿命的离子浆结构实现受控聚变提供了新途径。

ABSTRACT

We analyze the obtained solutions of the non-linear Shroedinger equation for spherically and axially symmetrical electrons density oscillations in plasma. The conditions of the oscillations process existence are examined. It is shown that in the center or on the axis of symmetry of the systems the static density of electrons enhances. This process results in the increasing of density and pressure of the ion gas. We suggest that this mechanism could occur in nature as rare phenomenon called the fireball and could be used in carrying out the research concerning controlled fusion. The description of the experiments, carried out for the purpose to generate long-lived spherical plasma structures, is presented.

研究动机与目标

• 使用非线性薛定谔方程，发展等离子体中电子气振荡的量子力学描述。
• 分析电子密度振荡的球对称和轴对称解。
• 研究电子密度在对称中心或轴线上增强的条件。
• 探讨该机制在解释自然火球现象和实现受控聚变方面的潜力。
• 为实验中观测到的长寿命球形等离子体结构提供理论基础。

提出的方法

• 推导了球对称和轴对称电子密度振荡的非线性薛定谔方程解。
• 该模型在三维物理空间中使用非算符波函数来描述N粒子量子动力学。
• 该方法通过平滑微观分布以获得宏观可观测场。
• 该形式化方法应用于自洽电磁场下的电子气振荡。
• 通过标量势和矢量势将库仑相互作用和外部电磁势纳入模型。
• 通过与实验中观测到的长寿命等离子体结构及伽马射线辐射的对比，验证了该模型。

实验结果

研究问题

• RQ1 等离子体中球对称和轴对称的电子密度振荡是否会导致中心或轴线上电子密度局域增强？
• RQ2 此类振荡及其稳定性的存在需要满足何种条件？
• RQ3 电子密度增强如何影响离子气压强和等离子体结构的形成？
• RQ4 该机制能否解释观测到的长寿命、高密度等离子体结构（如火球）的形成？
• RQ5 该机制是否可行通过自洽等离子体约束实现受控核聚变？

主要发现

• 在球对称系统的中心和轴对称系统的轴线上，电子密度显著增加。
• 这种电子密度增强导致离子气组分的压力和密度增加。
• 该模型预测了与实验观测到的类似火球现象的长寿命、稳定等离子体结构的形成。
• 该机制与实验报告中在真空室中观测到的硬伽马射线辐射和轨迹形成一致，表明存在高物质密度。
• 该模型表明，此类结构的外层可能存在超导电流，有助于结构稳定。
• 该方法为传统磁约束聚变提供了一种潜在替代方案，提出自洽等离子体结构可作为可行的能源来源。