量子等离子体中波的传播特性研究

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1、量子等离子体中波的传播特性研究摘要：在等离子体系中，其中主要的粒子单元处理带正电的粒子外还有带负电的粒子，并且两者没有进行相互结合，在整个系统中，若带电粒子的类型不同，则其间也保持相互独立的状态。该文将量子等粒子体中波的传播特性进行研究和探索，望给相关学者提出帮助。中国8/vie　　关键词：量子等离子体波的传播特性研究　　中图分类号：0534.2文献标识码：A：1672-3791（2017）02（c）-0198-02　　等离子体是一种非束缚态的宏观体系，其是由大量的带电粒子组成的，因此，其不单单具有较高的导电率

2、，且与电磁场之间具有十分强烈的耦合作用。我们在研究等离子体物理的过程中，需要对带点离子系统中的电磁相互作用进行分析，从而研究其中的多体动力学。而最早关于等离子体的研究实在20世纪初，有很多的物理学家对与气体的放电现象具有较高的研究兴趣。在第二次世界大战之后，关于等离子体的研究也逐步走向正轨，从理论和实验上相互结合起来[1]。这都是因为，当时在军事上的氢弹研究以及战争后的和平时期中的热核聚变产能研究上兴起的，当时的研究者对大气物理学以及地球物理学进行了深入的研究和探讨，并认为我们所处的宇宙中，有接近90%以上的物

3、质是通过等离子体的形式而普遍存在的。接着，人们在太阳的表面以及恒星的内部甚至是星际之间的介质中都发现了等离子体。比较传统的等离子物理学主要的研究条件是高温以及低密度，而在高温条件和低密度的情况下，等离子体的量子效应往往可以被忽略掉[2]。所以，单纯的使用经典物理学，可以实现对等离子体的动力性行为进行深入的研究。随着人们对微型半导体器件研究的逐渐深入，等离子体的量子效应以及边界效应都引起了科学教的广泛关注。而量子等离子体也在不同的环境中被广泛应用。其中，包含高密度的天体物理研究系统以及非线性量子光学等等[3]。　

4、　1量子等离子体需要存在的物理环境分析　　若在量子等离子体系中研究的过程中，当带电离子中的热德布罗意波长可以和带电离子的等离子系统内部的空间尺寸相互比较时，我们可以认为量子效应能在等离子动力学中具有至关重要的作用。而对于经典的等离子体系来说，等离子需要满足以下条件，即，但是就我们研究的量子等离子体来说，其需要满足的条件，而公式中的λ指的是德布罗意波长，n则是等离子电子的数密度大小。　　不单单聚变效应会在高温以及低密度的环境下存在，空间等离子体也会处于高温以及低密度的状态下，因此，其中的量子效应可以背忽视。作为一

5、个普通金属中的电子气，其会兼具等离子的属性以及量子效应的相关系统。金属中的价电子不会受到原子中的核束缚，因此，金属中的价电子会像自由粒子一样，所以，金属一般具有较好的导电性，是一种导体。目前，我国对金属的有关属性往往是通过对金属中的电子研究实现的，但是我们在研究的过程中，往往把金属中的电子近似成为等离子体进行研究，这样可以充分地了解金属的特点。无论是在室温环境中还是在标准的金属密度条件下，量子效应往往不能忽略不看，所以，我们可以把金属中的电子气当作是研究的主要对象，也就是量子等离子体。而量子等离子体还有可能是由

6、半导体物理的研究发展起来的。这是因为半导体中的电子密度往往比金属中的低很多，而当前所开发的电子器件逐渐走向小型化，因此逐渐达到了载流子的德布罗意波长，并可以和半导体参杂面的空间尺度相互比较，所以，研究好量子效应可以实现对电子元件行为的研究，并在其中起到关键性的作用。而量子等离子体在比较罕见的天体物理中也会存在，比如宇宙中的白矮星中，其密度是我们常见的普通固体的十几甚至是几十个数量级。正因为白矮星中的温度得到了等离子发生聚变的环境温度，所以，其可以保持量子行为。　　2耦合参数分析　　电子热德布罗意波长可以定义为，

7、在经典理论中电子热的德布罗意波长比较小，因此，电子具有较好的黎姿习惯，所以其中没有包含波函数的叠加以及相应的量子干涉效应。所以，当电子热德布罗意波的波长比离子之间的平均距离大时，量子效应的作用将更加明显。此外，当环境温度比费米温度低时，等离子体电子是处于简并的状态，此时其中的量子效应也十分重要[4]。　　3量子效应分析　　量子等离子体中的BOHM势能以及零温费米压力以及粒子的自旋等都可以对等离子体的动力学进行一定的改变。　　（1）BOHM势能和费米统计压力分析。多粒子系统若是由同一种类型的粒子组成，可以分为N个

8、纯态，其中α取值1，2，……N。而每一个单粒子都满足薛定谔方程。如下所示：　　然后对粒子的数密度以及粒子的流速进行定义，其中，。把后者带入到薛定谔方程后，得到：　　（2）自旋效应分析。根据相对论量子力学进行分析，得到非相对论的部分如下：　　该式的后几项得出了电子的顺磁性，也就是自旋矢量和磁�鲇蟹雌胶獾墓叵担�这样的关系可以使得磁化系统的能量被有效降低。而把二分之一自旋粒子的自旋量带入到