Interactions Between Charged Particles in a Magnetic Field: A Theoretical Approach to Ion Stopping in Magnetized Plasmas

این تک نگاری بر تأثیر یک میدان مغناطیسی قوی بر تعامل بین ذرات باردار در یک سیستم چند بدنه تمرکز دارد. دو رویکرد مکمل، مدل برخورد باینری و نظریه دی الکتریک در هر دو چارچوب تحلیلی و عددی بررسی می‌شوند. در مدل برخورد باینری، برهمکنش کولن بین آزمون و ذرات هدف به دلیل قطبی شدن هدف غربال می‌شود. در تئوری دی الکتریک پیوسته، برهمکنش های بین ذره آزمایشی و ابر قطبش آن را در نظر می گیریم. در حضور یک میدان مغناطیسی قوی، هیچ پارامتر مناسبی برای کوچک بودن وجود ندارد. درمان های خطی و آشفته اعتبار بیشتری ندارند و باید با شبکه های عددی یا روش های ذرات جایگزین شوند. کاربردها شامل خنک‌سازی الکترونی پرتوهای یونی در حلقه‌های ذخیره‌سازی و کاهش سرعت نهایی پادپروتون‌ها و پرتوهای یونی سنگین در تله‌ها است.

This monograph focusses on the influence of a strong magnetic field on the interactions between charged particles in a many-body system. Two complementary approaches, the binary collision model and the dielectric theory are investigated in both analytical and numerical frameworks. In the binary collision model, the Coulomb interaction between the test and the target particles is screened because of the polarization of the target. In the continuum dielectric theory one considers the interactions between the test particle and its polarization cloud. In the presence of a strong magnetic field, there exists no suitable parameter of smallness. Linearized and perturbative treatments are not more valid and must be replaced by numerical grid or particle methods. Applications include the electron cooling of ion beams in storage rings and the final deceleration of antiprotons and heavy ion beams in traps.