کتاب مقدمه‌ای بر فیزیک پلاسما (جلد اول)

کتاب مقدمه‌ای بر فیزیک پلاسما (جلد اول) نوشته دونالد گارنت و آمیتا واباتاچارجی است که با ترجمه حسن مهدیان منتشر شده است. این کتاب با کاربردهای آزمایشگاهی و فضایی این موضوع را بررسی می‌کند.

درباره کتاب مقدمه‌ای بر فیزیک پلاسما (جلد اول)

فیزیک پلاسما از شاخه‌های فیزیک است که به بررسی یکی از اشکال وجود ماده یعنی پلاسما می‌پردازد. در فیزیک پلاسما دربارهٔ سیستم‌هایی بحث می‌کنیم که از ذرّات باردار مثبت و منفی تشکیل شده‌اند و می‌توانند آزادانه حرکت کنند.

پلاسما گاز یونیزه‌ای است که از ذرات باردار مثبت و منفی، با چگالی بارهای تقریباً مساوی، تشکیل شده است. پلاسماها را می‌توان با گرم کردن یک گاز معمولی تا مقدار دمایی که انرژی جنبشی تصادفی مولکول‌ها بیشتر از انرژی یونیزاسیون آنها شود، تولید کرد. در آن صورت در اثر برخورد، بعضی از الکترون‌ها از اتم‌ها کنده شده و مخلوطی از الکترون‌ها و یون‌ها تشکیل می‌شود. از آنجایی که فرایند یونیزاسیون در یک دمای خوش تعریفی شروع می‌شود، معمولاً چندین هزار K ،اغلب از پلاسما به عنوان حالت چهارم ماده یاد می‌شود. 

خواندن کتاب مقدمه‌ای بر فیزیک پلاسما (جلد اول) را به چه کسانی پیشنهاد می‌کنیم

این کتاب را به دانشجویان فیزیک پیشنهاد می‌کنیم

بخشی از کتاب مقدمه‌ای بر فیزیک پلاسما (جلد اول)

تعریف پلاسما الزام می‌کند که هر انحرافی از خنثی بودن بار بایستی خیلی کوچک باشد. برای سادگی مسأله، فرض می‌کنیم که هر یک از یون‌ها دارای بار واحد باشند. بنابراین شرط خنثی بودن معادل با این شرط است که چگالی عددی یون‌ها و الکترون‌ها تقریباً یکسان باشند. معمولاً در نبود یک سازوکار اتلافی، فرض خنثی بودن بار به طور کلی برآورده می‌شود. چون همه فرایندهای قطبش مقادیر یکسانی از بارهای مثبت و منفی تولید می‌کنند. به هر حال انحرافاتی از خنثی بودن بار موضعی می‌تواند رخ دهد. معمولاً این انحرافات کوچک‌اند، زیرا به محض اینکه عدم توازن بار گسترش می‌یابد، میدان‌های الکتریکی بزرگی به وجود می‌آیند که عمل بازگرداندن خنثایی بار را انجام می‌دهند. سیستم‌هایی که انحرافات بزرگی از خنثایی بار را نشان می‌دهند، مانند لوله‌های خلا و ابزارهای الکترونیکی گوناگون، پلاسما نیستند، هرچند که بعضی از جنبه‌های فیزیکی آنها مشابه پلاسما است. برای آنکه ذرات باردار پلاسما باشند، باید در یک حالت گازی نامحدود باشند. این شرط می‌تواند به طور خاص به وسیله این خواسته که انرژی تصادفی خیلی بزرگتر از میانگین انرژی الکترواستاتیک باشد، صورت پذیرد و اعمال شدن آن می‌تواند تمایزی بین پلاسمایی که در آن ذرات نسبتاً آزادانه حرکت می‌کنند و ماده چگال، مانند فلزات، که در آنجا نیروهای الکترواستاتیک نقش اصلی را بازی می‌کنند، فرآهم آورد. در یک پلاسما، نیروهای الکترواستاتیک بلند- برد خیلی از نیروهای کوتاه- برد مهم‌تر می‌باشند، زیرا ذرات زیادی نیروهای بلند- برد یکسانی احساس می‌کنند. در یک پلاسما حرکت‌های "دسته جمعی" که شامل حرکت‌های همبسته تعداد زیادی از ذرات می‌باشد، حاکم است تا برهم‌کنش‌های غیرهمبسته بین ذرات مجاور. نیروهای بلند- برد منجر به اثرات پیچیده زیادی می‌شوند که در یک گاز معمولی رخ نمی‌دهد. پلاسما می‌تواند به دو دسته کلی تقسیم شود: پلاسمای طبیعی و پلاسمای ساخت دست انسان. این حقیقت جالبی است که بیشتر مواد موجود در جهان، مطابق برخی تقریب‌ها، به اندازه ۹۹٪ در حالت پلاسما می‌باشند که خورشید، اکثر ستاره‌ها و کسر مهمی از مواد بین ستاره‌ها را شامل می‌شود. بنابراین، پلاسما نقش عمده‌ای را در جهان بازی می‌کند. فیزیک پلاسما به شکل گیری کمربندهای تشعشعی سیاره، ایجاد و رشد لکه‌ها و شراره‌های خورشیدی، شتاب بادهایی با سرعت بالا که از خورشید و ستارگان دیگر به بیرون جاری می‌شوند، تولید گسیل‌های رادیویی از خورشید و سایر اجسام اخترفیزیکی و شتاب اشعه‌های کیهانی، مربوط می‌شود