Landau damping (original) (raw)
En física, el amortiguamiento de Landau, llamado así debido a que fue descubierto por el físico ruso Lev Davidovich Landau, es el efecto de amortiguamiento (disminución exponencial en función del tiempo) de (ondas electrostáticas longitudinales) en un plasma.
| Property | Value |
|---|---|
| dbo:abstract | Die Landau-Dämpfung bezeichnet die Dämpfung von longitudinalen Druckwellen in Plasmen. Entdeckt wurde sie von Lew Landau, einem sowjetischen Physiker und Nobelpreisträger. In einem Plasma gibt es schnelle und langsame geladene Teilchen. Unter bestimmten Voraussetzungen gibt es insgesamt mehr langsame als schnelle Teilchen. Der Überschuss an langsamen Teilchen führt dazu, dass diese mehr Energie aus der Welle aufnehmen, als die schnellen Teilchen an die Welle abgeben. Dadurch wird die Welle gedämpft. Das Bemerkenswerte an der von Landau beschriebenen Dämpfung ist, dass sie nicht mit Entropiezunahme einhergeht. Seine Ableitung basierte auf einer linearen Näherung der (nach Anatoli Alexandrowitsch Wlassow). Eine einfache mechanische Beschreibung der Partikeldynamik liefert eine quantitative Schätzung der Wellensynchronisierung der Partikel. Ein genauerer Ansatz zeigt, dass die Synchronisierung bei Teilchen, deren Geschwindigkeit im Wellenbezugssystem proportional zur Dämpfungsrate und unabhängig von der Wellenamplitude ist, stärker ist (Abschnitt 3.2 aus ). Da die Landau-Dämpfung für Wellen mit willkürlich schwachen Wellenamplituden erfolgt, sind die aktivsten Partikel in dieser Dämpfung bei weitem nicht gefangen. Das ist nur natürlich, da das Trapping divergierende Zeitspannen für diese Wellen voraussetzt. Die mathematische Gültigkeit dieser Beschreibung in nichtlinearer Behandlung auch für lange Zeiten konnte erst 2010 durch Clément Mouhot und Cédric Villani gezeigt werden. (de) En physique, l’amortissement Landau, du nom de son découvreur, le physicien russe Lev Davidovich Landau, est le phénomène d'amortissement (décroissance exponentielle en fonction du temps) des oscillations longitudinales du champ électrique. Cela correspond à un transfert d'énergie entre une onde électromagnétique et des électrons. On peut y voir l’inverse d'un effet Čerenkov. Ce phénomène empêche le développement de l'instabilité et crée une région de stabilité dans l'espace des paramètres. Il fut ensuite proposé par Lynden-Bell qu'un phénomène similaire avait lieu en dynamique des galaxies, où le gaz d'électrons interagissant à travers les forces électriques est remplacé par un « gaz d'étoiles » interagissant par les forces de gravitation. Cet effet est en particulier utilisé pour générer des courants électriques dans les plasmas confinés dans les Tokamaks. (fr) In physics, Landau damping, named after its discoverer, Soviet physicist Lev Davidovich Landau (1908–68), is the effect of damping (exponential decrease as a function of time) of longitudinal space charge waves in plasma or a similar environment. This phenomenon prevents an instability from developing, and creates a region of stability in the parameter space. It was later argued by Donald Lynden-Bell that a similar phenomenon was occurring in galactic dynamics, where the gas of electrons interacting by electrostatic forces is replaced by a "gas of stars" interacting by gravitational forces. Landau damping can be manipulated exactly in numerical simulations such as particle-in-cell simulation. It was proved to exist experimentally by Malmberg and Wharton in 1964, almost two decades after its prediction by Landau in 1946. (en) En física, el amortiguamiento de Landau, llamado así debido a que fue descubierto por el físico ruso Lev Davidovich Landau, es el efecto de amortiguamiento (disminución exponencial en función del tiempo) de (ondas electrostáticas longitudinales) en un plasma. (es) Landaudemping, genoemd naar de Russische natuurkundige Lev Davidovich Landau, is het verschijnsel dat golven in een botsingsloos gas toch gedempt kunnen zijn. Landau bewees dit voor het speciale geval van Langmuirgolven (zie Plasmagolven), maar het verschijnsel is van fundamenteel belang voor de theorie van een veel-deeltjessysteem. Dat kan ook een sterrenstelsel zijn waar botsingen uiterst zeldzaam zijn, maar de sterren elkaar collectief beïnvloeden door zwaartekracht. Hier worden verder alleen Langmuirgolven in Vlasov-plasma beschouwd. (nl) Затухание Ландау (бесстолкновительное затухание волн в плазме) — затухание, обусловленное взаимодействием резонансных частиц с электромагнитными волнами, возникающими в плазме. Волна в плазме затухает по мере распространения, несмотря на отсутствие парных столкновений. Названо в честь первооткрывателя Л. Д. Ландау. Качественное объяснение явления состоит в поглощении энергии волны электронами, которые движутся со скоростями, близкими к фазовой скорости волны — т. н. «резонансные» электроны. Такие электроны оказываются «заперты» в потенциальной яме периодического потенциала волны, чем и обусловлено значительное взаимодействие с волной. Верхний график изображает распределение электронов по скоростям (в проекции на направление распространения волны) в бесстолкновительной плазме. Как видно, число «резонансных» электронов (заштрихованные полосы) со скоростями выше фазовой скорости волны меньше, чем со скоростями ниже . При прохождении волны более медленные частицы отбирают у неё энергию и ускоряются, а более быстрые, напротив, замедляются и сообщают дополнительную энергию волне (см. нижний рисунок). Вследствие упомянутого неравенства количества частиц с разными скоростями в общем балансе потеря энергии волной при взаимодействии с медленными частицами плазмы превышает «подкачку» энергии от более быстрых частиц, и в результате происходит ослабление волны. (ru) 朗道阻尼是等离子体中由于波和粒子之间的共振导致的波阻尼，是一种无碰撞阻尼，最初是在1946年由苏联物理学家列夫·朗道提出的。人们一度认为物理上没有这种机制，这只是纯粹的数学结果。J.M.Dawson从波和粒子的能量交换的角度推导出朗道阻尼，1960年代又在实验上证实了这个现象。 朗道阻尼的起因是波和粒子之间的相互作用而导致的能量交换。相速度为的波能够与速度近似为的粒子发生强烈的相互作用，其结果是速度略微大于的粒子减速，失去能量，速度略微小于的粒子加速，得到能量。考虑在一个具有的无碰撞等离子体中，速度略微小于的粒子总是比速度略微大于的粒子数目稍微多一点，其结果是得到能量的粒子比失去能量的粒子越多，粒子的总能量增加，则波的总能量减少，这样就表现为波的一种阻尼效应。如果波和粒子的速度相差很远，比如电磁波以光速传播，远大于电子、离子的热运动速度，则不会有朗道阻尼。 朗道阻尼也可以用一种直观但并不严格的物理情景解释，如右图所示。将想像成海洋上的波浪，粒子如同漂浮在上面的船。如果船运动的速度略微小于波浪传播的速度，在与波浪相对静止的参考系看来，粒子被波浪推动；反之如果船的运动速度略微大于波速，粒子则推动波浪。 朗道阻尼通常可以分为线性朗道阻尼和非线性朗道阻尼两种。朗道阻尼在短波情况下表现得很显著，在长波情况下则可以忽略。这就是为什么实验上通常只能观察到长波的，而难以观察到短波的等离子体波。 (zh) Затухання Ландау - зменшення амплітуди поздовжньої електромагнітної хвилі в плазмі, пов'язане з розсіянням енергії на електронах та йонах. Явище назване на честь Лева Давидовича Ландау, який запропонував цей механізм у 1946. Затухання пов'язане з резонансною взаємодією з хвилею частинок, що мають швидкість близьку до фазової швидкості хвилі. Частинки, що дещо відстають від хвилі, отримують від неї енергію, а частинки, що дещо опереджають хвилю, гальмуються нею. При частинок за швидкістю, кількість повільніших частинок переважає, а тому хвиля втрачає енергію. (uk) |
| dbo:thumbnail | wiki-commons:Special:FilePath/Maxwell_dist_ress_partic_landau.svg?width=300 |
| dbo:wikiPageID | 698720 (xsd:integer) |
| dbo:wikiPageLength | 15082 (xsd:nonNegativeInteger) |
| dbo:wikiPageRevisionID | 1119138468 (xsd:integer) |
| dbo:wikiPageWikiLink | dbr:Contour_integration dbr:Maxwell–Boltzmann_distribution dbr:Generalized_function dbr:Lev_Landau dbr:Magnetohydrodynamics dbr:Particle-in-cell dbr:Physics dbr:Traveling-wave_tube dbc:Lev_Landau dbr:Wave_packet dbr:Cédric_Villani dbr:Damping_ratio dbr:Exponential_decay dbr:Fourier_transform dbr:Nico_van_Kampen dbr:Cauchy_problem dbr:Group_velocity dbc:Plasma_physics dbc:Waves dbr:Laplace_transform dbr:Clément_Mouhot dbr:Donald_Lynden-Bell dbr:Plasma_(physics) dbr:Soviet_Union dbr:Vlasov_equation dbr:Wave dbr:Plasma_oscillation dbr:Parameter_space dbr:List_of_plasma_(physics)_articles dbr:Wave_number dbr:File:Ldamp2.jpg dbr:File:Maxwell_dist_ress_partic_landau.svg dbr:File:Phys_interp_landau_damp.svg |
| dcterms:subject | dbc:Lev_Landau dbc:Plasma_physics dbc:Waves |
| gold:hypernym | dbr:Effect |
| rdf:type | dbo:Disease |
| rdfs:comment | En física, el amortiguamiento de Landau, llamado así debido a que fue descubierto por el físico ruso Lev Davidovich Landau, es el efecto de amortiguamiento (disminución exponencial en función del tiempo) de (ondas electrostáticas longitudinales) en un plasma. (es) Landaudemping, genoemd naar de Russische natuurkundige Lev Davidovich Landau, is het verschijnsel dat golven in een botsingsloos gas toch gedempt kunnen zijn. Landau bewees dit voor het speciale geval van Langmuirgolven (zie Plasmagolven), maar het verschijnsel is van fundamenteel belang voor de theorie van een veel-deeltjessysteem. Dat kan ook een sterrenstelsel zijn waar botsingen uiterst zeldzaam zijn, maar de sterren elkaar collectief beïnvloeden door zwaartekracht. Hier worden verder alleen Langmuirgolven in Vlasov-plasma beschouwd. (nl) 朗道阻尼是等离子体中由于波和粒子之间的共振导致的波阻尼，是一种无碰撞阻尼，最初是在1946年由苏联物理学家列夫·朗道提出的。人们一度认为物理上没有这种机制，这只是纯粹的数学结果。J.M.Dawson从波和粒子的能量交换的角度推导出朗道阻尼，1960年代又在实验上证实了这个现象。 朗道阻尼的起因是波和粒子之间的相互作用而导致的能量交换。相速度为的波能够与速度近似为的粒子发生强烈的相互作用，其结果是速度略微大于的粒子减速，失去能量，速度略微小于的粒子加速，得到能量。考虑在一个具有的无碰撞等离子体中，速度略微小于的粒子总是比速度略微大于的粒子数目稍微多一点，其结果是得到能量的粒子比失去能量的粒子越多，粒子的总能量增加，则波的总能量减少，这样就表现为波的一种阻尼效应。如果波和粒子的速度相差很远，比如电磁波以光速传播，远大于电子、离子的热运动速度，则不会有朗道阻尼。 朗道阻尼也可以用一种直观但并不严格的物理情景解释，如右图所示。将想像成海洋上的波浪，粒子如同漂浮在上面的船。如果船运动的速度略微小于波浪传播的速度，在与波浪相对静止的参考系看来，粒子被波浪推动；反之如果船的运动速度略微大于波速，粒子则推动波浪。 朗道阻尼通常可以分为线性朗道阻尼和非线性朗道阻尼两种。朗道阻尼在短波情况下表现得很显著，在长波情况下则可以忽略。这就是为什么实验上通常只能观察到长波的，而难以观察到短波的等离子体波。 (zh) Затухання Ландау - зменшення амплітуди поздовжньої електромагнітної хвилі в плазмі, пов'язане з розсіянням енергії на електронах та йонах. Явище назване на честь Лева Давидовича Ландау, який запропонував цей механізм у 1946. Затухання пов'язане з резонансною взаємодією з хвилею частинок, що мають швидкість близьку до фазової швидкості хвилі. Частинки, що дещо відстають від хвилі, отримують від неї енергію, а частинки, що дещо опереджають хвилю, гальмуються нею. При частинок за швидкістю, кількість повільніших частинок переважає, а тому хвиля втрачає енергію. (uk) Die Landau-Dämpfung bezeichnet die Dämpfung von longitudinalen Druckwellen in Plasmen. Entdeckt wurde sie von Lew Landau, einem sowjetischen Physiker und Nobelpreisträger. In einem Plasma gibt es schnelle und langsame geladene Teilchen. Unter bestimmten Voraussetzungen gibt es insgesamt mehr langsame als schnelle Teilchen. Der Überschuss an langsamen Teilchen führt dazu, dass diese mehr Energie aus der Welle aufnehmen, als die schnellen Teilchen an die Welle abgeben. Dadurch wird die Welle gedämpft. Das Bemerkenswerte an der von Landau beschriebenen Dämpfung ist, dass sie nicht mit Entropiezunahme einhergeht. Seine Ableitung basierte auf einer linearen Näherung der (nach Anatoli Alexandrowitsch Wlassow). (de) In physics, Landau damping, named after its discoverer, Soviet physicist Lev Davidovich Landau (1908–68), is the effect of damping (exponential decrease as a function of time) of longitudinal space charge waves in plasma or a similar environment. This phenomenon prevents an instability from developing, and creates a region of stability in the parameter space. It was later argued by Donald Lynden-Bell that a similar phenomenon was occurring in galactic dynamics, where the gas of electrons interacting by electrostatic forces is replaced by a "gas of stars" interacting by gravitational forces. Landau damping can be manipulated exactly in numerical simulations such as particle-in-cell simulation. It was proved to exist experimentally by Malmberg and Wharton in 1964, almost two decades after it (en) En physique, l’amortissement Landau, du nom de son découvreur, le physicien russe Lev Davidovich Landau, est le phénomène d'amortissement (décroissance exponentielle en fonction du temps) des oscillations longitudinales du champ électrique. Cela correspond à un transfert d'énergie entre une onde électromagnétique et des électrons. On peut y voir l’inverse d'un effet Čerenkov. Ce phénomène empêche le développement de l'instabilité et crée une région de stabilité dans l'espace des paramètres. Il fut ensuite proposé par Lynden-Bell qu'un phénomène similaire avait lieu en dynamique des galaxies, où le gaz d'électrons interagissant à travers les forces électriques est remplacé par un « gaz d'étoiles » interagissant par les forces de gravitation. (fr) Затухание Ландау (бесстолкновительное затухание волн в плазме) — затухание, обусловленное взаимодействием резонансных частиц с электромагнитными волнами, возникающими в плазме. Волна в плазме затухает по мере распространения, несмотря на отсутствие парных столкновений. Названо в честь первооткрывателя Л. Д. Ландау. (ru) |
| rdfs:label | Landau-Dämpfung (de) Amortiguamiento de Landau (es) Amortissement Landau (fr) Landau damping (en) Landaudemping (nl) Затухание Ландау (ru) Затухання Ландау (uk) 朗道阻尼 (zh) |
| owl:sameAs | freebase:Landau damping yago-res:Landau damping wikidata:Landau damping dbpedia-de:Landau damping dbpedia-es:Landau damping dbpedia-fa:Landau damping dbpedia-fr:Landau damping dbpedia-he:Landau damping dbpedia-nl:Landau damping dbpedia-ru:Landau damping dbpedia-uk:Landau damping dbpedia-zh:Landau damping https://global.dbpedia.org/id/4rLD7 |
| prov:wasDerivedFrom | wikipedia-en:Landau_damping?oldid=1119138468&ns=0 |
| foaf:depiction | wiki-commons:Special:FilePath/Ldamp2.jpg wiki-commons:Special:FilePath/Maxwell_dist_ress_partic_landau.svg wiki-commons:Special:FilePath/Phys_interp_landau_damp.svg |
| foaf:isPrimaryTopicOf | wikipedia-en:Landau_damping |
| is dbo:knownFor of | dbr:Lev_Landau__Lev_Landau__1 dbr:Nico_van_Kampen |
| is dbo:wikiPageWikiLink of | dbr:List_of_eponyms_(L–Z) dbr:Index_of_physics_articles_(L) dbr:Index_of_wave_articles dbr:List_of_plasma_physicists dbr:List_of_plasma_physics_articles dbr:Electric-field_screening dbr:Thomas_Michael_O'Neil dbr:Lev_Landau dbr:Magnetohydrodynamics dbr:Aurora dbr:Centrifugal_mechanism_of_acceleration dbr:James_Clerk_Maxwell_Prize_for_Plasma_Physics dbr:Alcator_C-Mod dbr:Cédric_Villani dbr:Fields_Medal dbr:Nico_van_Kampen dbr:Direct_energy_conversion dbr:List_of_Russian_physicists dbr:List_of_Russian_scientists dbr:Stellar_dynamics dbr:Henry_Kandrup dbr:Ion_acoustic_wave dbr:John_H._Malmberg dbr:Miklos_Porkolab dbr:Vlasov_equation dbr:List_of_things_named_after_Lev_Landau dbr:Plasma_oscillation dbr:Scientific_phenomena_named_after_people dbr:Two-stream_instability dbr:List_of_Russian_people |
| is dbp:knownFor of | dbr:Lev_Landau dbr:Nico_van_Kampen |
| is foaf:primaryTopic of | wikipedia-en:Landau_damping |
