Plasmabølger

Plasmabølger er kollektive oscillasjoner i en plasma der ladede partikler og elektromagnetiske felt påvirker hverandre. Bølgene beskriver samspill mellom bevegelse av elektroner og ioner og de elektriske og magnetiske feltene som følger av denne bevegelsen. De kan være elektrostatisk eller elektromagnetisk og opptrer i både umagnetiserte og magnetiserte plasmas.

I umagnetiserte plasmer er to av de mest kjente typene plasmabølger Langmuir-bølger (elektronplasmabølger) og ion-akustiske bølger. Langmuir-bølger har høy frekvens og er hovedsakelig driftet av elektronfluidet, mens ion-akustiske bølger har lavere frekvenser og involverer både elektroner og ioner og deres trykk og temperaturer.

I magnetiserte plasmer finnes flere viktige bølgetyper. Alfvénbølger er transversale magnetohydrodynamiske bølger som følger feltlinjene og har hastigheten v_A = B / sqrt(μ0 ρ). Magnetosoniske bølger er også relevante i slike plasmer. Det finnes også elektromagnetiske plasmabølger som whistler- og ion-cyclotron-bølger, samt andre høyfrekvente moduser. Dispersionen varierer med retningen i forhold til magnetfeltet og plasmaets temperatur.

Damping og energioverføring mellom bølger og partikler skjer gjennom mekanismer som Landau-damping og kollisjonsdamping. Plasmabølger er sentrale i studier av romplasma og solvind, fusjonsforskning, plasmaprosesseringsindustri og radiokommunikasjon. Diagnostisk bruk inkluderer måling av tetthet og temperatur basert på plasmafrekvensen, ofte ved hjelp av sonder som Langmuir-sonde.