Language
Country/Area
No result found
Por que a teoria de Verbotz e Landau pode resolver o dilema da dinâmica tradicional?
No início do século 20, a física enfrentou uma série de desafios à dinâmica tradicional. As abordagens cinéticas tradicionais baseadas na equação de Boltzmann não podem descrever adequadamente plasmas com interações de longo alcance, especialmente quando estão envolvidas interações de Coulomb. Neste momento, as teorias de Verbotz e Landau forneceram uma nova perspectiva e superaram com sucesso muitos problemas.
Desafios da dinâmica tradicional
A dinâmica clássica é baseada na teoria das colisões entre partículas, mas este método é inadequado para interações de longa distância, como o fluxo de elétrons ou a força de Coulomb no plasma. Estas dificuldades manifestam-se em vários aspectos:
1. A teoria é inconsistente com a experiência e não pode explicar a descoberta da vibração natural do plasma de elétrons por cientistas como Rayleigh, Landau e Tonks.
2. A inaplicabilidade da teoria das colisões sob a interação de Coulomb leva ao problema da divergência de termos dinâmicos.
3. A teoria tradicional não pode fornecer uma explicação razoável para os resultados experimentais do espalhamento anormal de elétrons no plasma gasoso.
Proposição da equação de Veinboltz
Para superar esses desafios, em 1938, Feinbuz propôs uma nova equação de movimento independente de colisão, a chamada equação de Feinbuz. Esta equação não se baseia mais na teoria tradicional das colisões, mas considera o movimento das partículas em um campo autoconsistente. Este novo conceito não apenas simplifica a descrição do movimento das partículas no plasma, mas também é mais consistente com a situação real.
Teoria de campo autoconsistente
A teoria de Feiboz explora uma teoria de campo coletivo de autocriação por partículas para descrever as interações entre partículas carregadas. Ele propôs uma série de equações que descrevem a dinâmica de elétrons e íons sob campos elétricos e magnéticos autoconsistentes:
O sistema de equações de Veenbotz-Maxwell descreve a dinâmica das partículas carregadas no plasma. Comparado com a equação clássica de Boltzmann, este sistema leva em consideração os efeitos coletivos entre as partículas.
Essas equações não apenas levam em consideração as funções de distribuição autoconsistentes de elétrons e íons, mas também descrevem explicitamente o comportamento dessas partículas em um campo eletromagnético coletivo. Esta abordagem permite aos cientistas prever com precisão o comportamento dinâmico dos plasmas, explicando muitos fenómenos que não podem ser descritos na dinâmica tradicional, como o amortecimento de Landau.
Suplemento e desenvolvimento de Landau
Posteriormente, Landau melhorou ainda mais o sistema de equações baseado na teoria de Van Botz, especialmente a introdução das equações cinéticas de Landau na descrição de plasmas colisionais. Isto permite que as duas cinemáticas diferentes sejam integradas teoricamente, formando uma ferramenta mais poderosa para analisar fenômenos dinâmicos.
Aplicação prática e impacto
As teorias de Feiboz e Landau foram aplicadas em muitos campos, incluindo física espacial, pesquisa de fusão nuclear e física de semicondutores. Estes desenvolvimentos não só promovem o desenvolvimento da física dos plasmas, mas também desempenham um papel importante na promoção da investigação nas áreas da ciência dos materiais e da tecnologia de engenharia.
Conclusão
No desenvolvimento da ciência no século XX, as teorias de Verbotz e Landau não só resolveram com sucesso muitas dificuldades na dinâmica tradicional, mas também forneceram uma nova estrutura para a compreensão e análise de sistemas complexos. Este não é apenas um avanço teórico, mas também uma ferramenta indispensável na prática. No futuro, face a fenómenos físicos complexos, poderão estas teorias continuar a adaptar-se a novos desafios. Será esta uma questão que vale a pena ponderar?
