Partikkelstrømmer

Partikkelstrømmer er bevegelsen av partikler gjennom rommet, uttrykt som fluxen – antall partikler som passerer gjennom en flate per tidsenhet. Begrepet er generelt og brukes i mange fagfelt, fra elektroteknikk og plasmafysikk til fluiddynamikk og astrofysikk. En partikkelstrøm kan bestå av ladede eller nøytrale partikler og kan være fokuserte eller diffus.

I elektriske ledere er partikkelstrømmen selve den elektriske strømmen, som består av bevegelige ladede partikler (oftest elektroner, av og til positive ioner). Strømmen per areal kalles strømningsdensitet, og for ladede partikler er den ofte uttrykt som J = n q v, der n er partikkeltettheten, q ladningen og v den gjennomsnittlige hastigheten. Enheten for J er ampere per kvadratmeter (A/m^2).

I gasser og plasmer beskriver partikkelstrømmer drift av ioner og elektroner under påvirkning av elektromagnetiske felt. Innen fluiddynamikk refererer partikkelstrømmer til adveksjon av partikler i en væske eller gass, hvor fluxen tilnærmes av n v. Kontinuitetsligningen ∂n/∂t + ∇·(n v) = S − L beskriver hvordan partikkeltettheten endres over tid i et system med kilder og avsetninger. Partikkelstrømmer måles med instrumenter som Faraday-cup, massespektrometre og Langmuir-prober i laboratorieanvendelser.

Anvendelser og betydning: Kontrollen og forståelsen av partikkelstrømmer er viktig i tekniske felt som elektronikk og vakuumteknikk, i partikkelakseleratorer og i plasmaforskning. I forskning brukes partikkelstrømmer for å undersøke transportprosesser, plasmafenomener og astrofysiske jetstråler.