onde di Langmuir

onde di Langmuir

Oscillazioni di densità di carica in un mezzo in cui siano presenti cariche elettriche libere, come per es. in un plasma o in un conduttore. In un plasma di elettroni e di ioni, la loro frequenza è data, in unità CGS, da ω_pe=[4πn_ee²/m_e]^1/2, dove n_e è la densità numerica degli elettroni, m_e la loro massa ed e la loro carica. Questo risultato è valido nel limite di onde lineari, cioè di oscillazioni di piccola ampiezza, trascurando inoltre l’effetto del moto termico degli elettroni, che introduce una debole dipendenza dal vettore d’onda e rende non nulla la velocità di gruppo di queste onde. Nell’ambito della descrizione delle onde elettromagnetiche in un mezzo, le onde di Langmuir (dette anche onde di plasma) sono classificate come onde longitudinali (cioè con il campo elettrico oscillante parallelo al vettore d’onda), in contrasto con le onde trasversali, quali per es., le onde elettromagnetiche nel vuoto. La presenza di un campo magnetico statico nel plasma può mutare la natura di queste oscillazioni e portare a un mescolamento tra oscillazioni trasversali e longitudinali. In generale, nel caso di onde di grande ampiezza le onde longitudinali e quelle trasversali sono accoppiate non linearmente. Questo accoppiamento è utilizzato, per es., per creare onde longitudinali nella scia di un impulso laser ultraintenso all’interno di un plasma. Questo è un processo di tipo parametrico che viene utilizzato per sviluppare sistemi di accelerazione di particelle cariche in un plasma caratterizzati da gradienti di campo molto più elevati di quelli che si possono ottenere in un acceleratore convenzionale.

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