Difusión ambipolar - Ambipolar diffusion

La difusión ambipolar es la difusión de especies positivas y negativas con carga eléctrica opuesta debido a su interacción a través de un campo eléctrico . En el caso de los cristales iónicos, los flujos de las especies en difusión están acoplados, mientras que en un plasma las diversas especies se difunden a la misma velocidad.

Difusión en plasmas

En la física del plasma , la difusión ambipolar está estrechamente relacionada con el concepto de cuasineutralidad . En la mayoría de los plasmas , las fuerzas que actúan sobre los iones son diferentes de las que actúan sobre los electrones , tan ingenuamente uno esperaría una especie a ser transportados más rápido que el otro, ya sea por difusión o convección o algún otro proceso. Si tal transporte diferencial tiene una divergencia , entonces da como resultado un cambio en la densidad de carga . Este último a su vez creará un campo eléctrico que puede alterar el transporte de una o ambas especies de tal manera que se igualen.

El ejemplo más simple es un plasma localizado en un vacío no magnetizado . (Ver Fusión por confinamiento inercial ). Tanto los electrones como los iones fluirán hacia afuera con sus respectivas velocidades térmicas . Si los iones están relativamente fríos, su velocidad térmica será pequeña. La velocidad térmica de los electrones será rápido debido a su alta temperatura y baja masa: . A medida que los electrones abandonan el volumen inicial, dejarán una densidad de carga positiva de iones, lo que dará como resultado un campo eléctrico dirigido hacia afuera. Este campo actuará sobre los electrones para ralentizarlos y sobre los iones para acelerarlos. El resultado neto es que tanto los iones como los electrones fluyen hacia afuera a la velocidad del sonido , que es mucho menor que la velocidad térmica del electrón, pero generalmente mucho mayor que la velocidad térmica del ión.

En astrofísica , "difusión ambipolar" se refiere específicamente al desacoplamiento de partículas neutras del plasma, por ejemplo, en la etapa inicial de formación de estrellas. Las partículas neutras en este caso son en su mayoría moléculas de hidrógeno en una nube que sufriría un colapso gravitacional si no estuvieran acopladas por colisión al plasma. El plasma está compuesto por iones (principalmente protones ) y electrones, que están ligados al campo magnético interestelar y, por lo tanto, resisten el colapso. En una nube molecular donde la ionización fraccionada es muy baja (una parte por millón o menos), las partículas neutrales rara vez encuentran partículas cargadas, por lo que no se ven obstaculizadas por completo en su colapso (tenga en cuenta que ahora es colapso dinámico, no caída libre) en una estrella .

Referencias

Otras lecturas