История науки и техники Аннотация к статье << Назад К ИСТОРИИ СОЗДАНИЯ КИНЕТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ ПЛАЗМЫ КАК ГАЗА ЧАСТИЦ С КУЛОНОВСКИМ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕМ А.А. Рухадзе, В.П. Силин Излагается путь создания основных теоретических представлений физики бесстолкновительной плазмы, как пример модели среды, свойства которой в основном определяются коллективными явлениями в системе заряженных частиц. Первые теоретические представления о плазме, возникшие до рождения ее названия и сохранившиеся до сих пор, появились благодаря общеизвестной поныне модели атома Дж.Дж. Томсона как сферы с электронной субстанцией. Развивая теорию этой модели, лорд Рэлей в работе [1] 1906 года заложил основы описания одно из краеугольных явлений физики плазмы, каким являются электронные плазменные волны. Почти 20 лет спустя появились систематические экспериментальные исследования И. Ленгмюра [2] такого объекта, который и сегодня вслед за данным ему Ленгмюром научным определением носит название плазма. При этом Ленгмюр (возможно независимо от теории Рэлея) также пришел и к прямому экспериментальному определению параметров плазмы, характеризующих ее электронную плазменную частоту. Представления Рэлея, подтверждавшиеся экспериментами Ленгмюра [2, 3], были развиты в работе И. Ленгмюра и Л. Тонкса [4], авторы которой использовали простую механическую модель движения вещества плазмы. Как и Рэлей, они использовали представление о самосогласованном поле. Однако пошли дальше, учитывая не только электрическое поле, но и электромагнитное поле Максвелла. Все это им позволило понять сущность обнаруженных явлений. Успех работ [2–4], а также успех кинетической теории газов, основанной на уравнении Больцмана и методе Гильберта–Чепмана–Энскога, рождали надежду на сходный успех кинетики плазмы. Однако, не для всех. Из-за дальнодействующего поля Кулона сечение столкновения пары заряженных частиц бесконечно. Поэтому в этом случае уравнение Больцмана не имеет смысла. Этот недостаток теории был устранен в работе экспериментатора И. Ленгмюра [3], (I. Langmuir, Proc. Nat. Akad.Sci. USA.,14, 627, (1928)), который напомнил то, что в реальной плазме кулоновский потенциал экранируется на расстоянии электронного дебаевского радиуса [5]. Решающий шаг на пути создания теоретических основ физики бесстолкновительной плазмы был сделан А.А. Власовым в работах [6–8]. В кинетическое уравнение, описывающее плазму, он. Следуя Дж. Рэлею, И. Ленгмюру и Л. Тонксу, ввел самосогласованные электромагнитные поля, полностью пренебрегая парными соударениями частиц. После работ [5] введение самосогласованного поля можно было считать обоснованным. А.А. Власов дал физическое истолкование предложенной в [4] модели. Важнейший шаг в построении обоснованной кинетической теории, как обычных газов, так и ионизированного газа – плазмы принадлежит Н.Н. Боголюбову, который в своей книге [9], построил общий метод получения кинетических уравнений для газов со слабым взаимодействием частиц. Применительно к плазме в первом приближении по величине взаимодействия он получил уравнение Власова, а в следующем приближении получил интеграл столкновений типа Ландау [10]. Затем А. Ленард [11] и Р. Балеску [12] и с помощью книги Н.Н. Боголюбова, научили нас в кинетической теории учитывать динамическую поляризацию плазмы в описании взаимодействия заряженных частиц, что существенно расширило области как столкновительного, так и бесстолкновительного описания явлений плазмы. Они получили обобщение интеграла столкновений Ландау с не всеми поначалу понятым намеком на то, что в ими найденном интеграле «парных» столкновений могут играть новую роль поляризационные свойства среды-плазмы. Эффект динамической поляризации плазмы при взаимодействии заряженных частиц в плазме исследован В.П. Силиным в монографии [13], в которой показано, что в неизотермической плазме процессы релаксации и переноса могут определяться именно этим эффектом. Совершенно другая физика взаимодействия частиц и электромагнитных полей вошла в физику плазмы благодаря Б.И. Давыдову [14], который ввел физику плазмы квантовый аппарат теории такого взаимодействия частиц. Такой подход представляет собой квантовое обобщение классического подхода Больцмана. Ключевые слова: И. Ленгмюр; плазма; физика; Л.Д. Ландау. Контактная информация: E-mail: rukh@fpl.gpi.ru Стр. 49-61.