Advertisement

Il Nuovo Cimento B (1971-1996)

, Volume 22, Issue 2, pp 181–200 | Cite as

Theoretical features of anomalous resistivity in a turbulent plasma confined in a strong magnetic field

  • M. Dobrowolny
  • F. Santini
Article

Summary

The problem of anomalous resistivity observed in plasmas confined in a strong magnetic field is discussed with regard to the low and high electric-field regimes. For low applied electric field andTe>Ti the effect of a turbulent spectrum of ion-sound waves is investigated. With respect to previous treatments nonlinear effects such as broadening of the resonances between particles and waves and correlations among the waves are taken into consideration. Due to these effects a higher resistivity enhancement is found than from conventional theories of ion-sound turbulence, which however is still low with respect to that observed in the experiments. Possible explanations are suggested. In the high-electric-field regime the possibility is discussed of the presence of a second spectrum of electron plasma waves. The conditions are given for which a decay of the latter waves into ion waves can explain the observed behaviour of the anomalous resistivity.

Теоретические особенности аномального сопротивления в турбулентной плазме, помещенной в сильное магнитное поле

Резюме

Обсуждается проблема аномального сопротивления, наблюдаемого в плазме, помещенной в сильное магнитное поле, в случае слабого и сильного электрических полей. При наложении слабого электрического поля иTe>Ti исследуется влияние турбулентного спектра на ион-звуковые волны. По сравнению с предыдущими исследованиями в этой работе рассматриваются нелинейные эффекты, такие как уширение резонансов между частицами и волнами и корреляции между волнами. Из-за этих эффектов получается большее увеличение сопротивления, чем в общепринятых теориях ион-эвуковой турбулентности, которое, однако, еще мало по сравнению с эспериментальным сопротивлением. Предлагаются возможные объяснения. В случае силъного злектрического поля обсуждается возможностъ наличия второго спектра злектронных плазменных волн. Приводятся условия, при которых распад последних волн на ионные волны может общяснить набюдаемое поведение аномального сопротивления.

Riassunto

Il problema della resistività anomala osservata in plasmi confinati in un forte campo magnetico viene discusso in relazione a regimi di basso e alto campo elettrico. Rispetto a precedenti studi qui si considerano anche effetti non lineari come l’allargamento della zona delle risonanze fra particelle e onde, e le correlazioni fra le onde stesse. A causa di questi effetti si trovano aumenti di resistività maggiori di quelli ottenuti in teorie convenzionali, ma ancora più bassi di quelli osservati negli esperimenti. Nel regime di alto campo elettrico si discuté la possibilità che un secondo spettro di onde di plasma venga eccitato. Si ottengono le condizioni per le quali un decadimento di queste ultime in onde ionico-acustiche possa spiegare l’aspetto della resistività anomala osservato sperimentalmente.

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. (1).
    L. I. Rudakov andL. V. Korablev:Sov. Phys. JETP,23, 145 (1966).ADSGoogle Scholar
  2. (2).
    V. L. Sizonenko andK. N. Stepanov:Nucl. Fusion,10, 155 (1970).CrossRefMATHGoogle Scholar
  3. (3).
    B. B. Kadomtsev andO. P. Pogutse:Sov. Phys. JETP,26, 1146 (1968).ADSGoogle Scholar
  4. (4).
    B. D. Fried andS. L. Ossakow:Phys. Fluids,9, 2428 (1966).ADSCrossRefGoogle Scholar
  5. (5).
    D. Dimock andE. Mazzucato:Phys. Rev. Lett.,20, 713 (1968).ADSCrossRefGoogle Scholar
  6. (6).
    G. A. Bobrowskii, E. I. Kuznetov andK. A. Razumova:Sov. Phys. JETP,32, 599 (1971).ADSGoogle Scholar
  7. (7).
    P. Y. Burchenko, E. D. Volkov, V. A. Rudakov, V. L. Sizonenko andK. N. Stepanov:Proceedings of the IV Conference on Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research (Madison, Va., 1971), paper CN-28/H-9.Google Scholar
  8. (8).
    B. Coppi andE. Mazzucato:Phys. Fluids,14, 134 (1971).ADSCrossRefGoogle Scholar
  9. (9).
    T. H. Dupree:Phys. Fluids,9, 1773 (1966).MathSciNetADSCrossRefGoogle Scholar
  10. (10).
    J. W. M. Paul, C. C. Daighney andL. S. Holmes:Phys. Rev. Lett.,25, 497 (1970).ADSCrossRefGoogle Scholar
  11. (11).
    S. M. Hamberger andJ. Jancarik:Phys. Rev. Lett.,25, 999 (1970).ADSCrossRefGoogle Scholar
  12. (12).
    V. G. Makhankov andV. N. Tsitovich:Nucl. Fusion,10, 405 (1970).CrossRefGoogle Scholar
  13. (13).
    H. Dreicer:Phys. Rev.,115, 238 (1959).MathSciNetADSCrossRefMATHGoogle Scholar
  14. (14).
    B. Coppi, M. Dobrowolny andF. Santini:International Centre for Theoretical Physics (Trieste, 1970), Report IC/70/126;Phys. Lett.,34 A, 395 (1971).Google Scholar
  15. (15).
    B. B. Kadomtsev:Plasma Turbulence (New York, N. Y., 1965).Google Scholar
  16. (16).
    A. Bers, B. Coppi, T. Dupree, R. Kulsrud andF. Santini:Proceedings of the IV Conference on Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research (Madison, Va., 1971), paper CN-28/E-16.Google Scholar
  17. (17).
    V. N. Tsytovich:Plasma Phys.,13, 741 (1971).ADSCrossRefGoogle Scholar
  18. (18).
    F. G. Bass, Ya. B. Fainberg andV. D. Shapiro:Sov. Phys. JETP,22, 230 (1966).ADSGoogle Scholar
  19. (19).
    L. I. Rudakov andV. N. Tsitovich:Plasma Phys.,13, 213 (1971).ADSCrossRefGoogle Scholar
  20. (20).
    J. Weinstock:Phys. Fluids,12, 1045 (1969) and references therein.MathSciNetADSCrossRefGoogle Scholar
  21. (21).
    B. B. Kadomtsev andV. I. Petviashvilli:Sov. Phys. JETP,16, 1578 (1963).ADSGoogle Scholar
  22. (22).
    A. A. Vedenov:Theory of Turbulent Plasma (1965) (translated from the Russian (Jerusalem, 1966).Google Scholar
  23. (23).
    B. Coppi andF. Santini:Phys. Rev. Lett.,12, 167 (1972).Google Scholar

Copyright information

© Società Italiana di Fisica 1974

Authors and Affiliations

  • M. Dobrowolny
    • 1
  • F. Santini
    • 2
  1. 1.Istituto di Fisica dell’UniversitàL’Aquila
  2. 2.Laboratori Gas Ionizzati (Associazione CNEN-EURATOM)Frascati

Personalised recommendations