1. Типы элементарных процессов в плазме

В не слишком плотной плазме передача импульса происходит в основном при двойных (парных) взаимодействиях, которые можно описывать как столкновения. Вероятность взаимодействия характеризуется эффективным сечением , имеющим размерность площади.

, (1) где – относительная скорость;

– приведённая масса взаимодействующих частиц;

– масса иона;

– масса электрона;

угловые скобки означают усреднение по скоростям теплового движения.

Так как _{, то эффективные частоты передачи импульса определяются соотношениями:}

, . (2)

Тогда время передачи импульса , записывается в виде:

. (3)

Если в плазме кроме заряженных присутствуют и нейтральные частицы, то время передачи импульса находится в общем случае из соотношения:

, (4) где индекс нумерует все частицы, присутствующие в плазме.

Отметим, что расчёт эффективных сечений и относительных скоростей представляет отдельную задачу в физике плазмы.

Рассмотрим некоторые типы элементарных процессов в плазме.

а) Соударение электронов с атомами или молекулами:

- упругое соударение электрона с атомом или молекулой:

;

- неупругие переходы между электронными состояниями атома или молекулы:

;

- ионизация атома или молекулы электронным ударом:

;

- переходы между вращательными уровнями молекулы:

;

- переходы между колебательными уровнями молекулы:

;

- диссоциативное прилипание электрона к молекуле:

;

- диссоциативная рекомбинация:

;

- диссоциация молекулы электронным ударом:

;

- прилипание электрона к атому при тройных столкновениях:

;

- рекомбинация электрона и иона при тройных столкновениях:

.

б) Соударение атомов и молекул:

- упругое соударение атомов и молекул:

;

- возбуждение электронных уровней при столкновениях:

;

- ионизация при столкновениях:

;

- переходы между колебательными или вращательными уровнями молекул:

,

;

- тушение электронно-возбуждённого состояния при столкновениях:

;

- ассоциативная ионизация:

;

- процесс Пенинга:

;

- передача возбуждения:

и целый ряд других процессов (например, скиновый обмен и изменение состояния сверхтонкой структуры; переходы между состояниями тонкой структуры и другие).

в) Соударения с участием ионов:

- резонансная перезарядка:

;

- нерезонансная перезарядка:

;

- взаимная нейтрализация ионов:

;

- разрушение отрицательного иона при взаимодействии с атомом:

;

- ион-молекулярные реакции:

;

- превращение атомных ионов в молекулярные при тройных соударениях:

;

- ион-ионная рекомбинация при тройных соударениях:

.