الانتثار ثنائي القطبية

في بلازما معزولة كهربائيا لا تستطيع الايونات والالكترونات الانتثار بشكل مستقل احدهما عن الاخر والا أصيب شبه التعادل فيها بالخلل وان اي انحراف مهما كان مهملا عن وضع شبه التعادل سيحدث حقلا كهربائية شديدة تمانع الانفصال المتوالي للشحنات. وبالنتيجة فالجسيمات المتاخرة سوف تكبح حركة الجسيمات التي انطلقت نحو الامام والذي يحصل هو كما في حالة مجموعة سياحية يجب فيها على الجميع السير معا وفق خطى اضعف الموجودين ولكن الجسيمات المتاخرة تبقى مشدودة الى الجسيمات المتقدمة ولكن بدرجة اقل من كبح الجسيمات الامامية. وفي الحالة الابسط اذا ما كان معامل الانتثار لجسيمات لها

نفس الاشارة اكبر بقدر كبير من معامل الانتثار لجسيمات اخرى فان المعامل الكلي للانتثار سيبدو اكبر بمرتين من اصغرهما مثل هذا الانتثار المشترك لجسيمات مشحونة متعاكسة بالاشارة يدعى الانتثار ثنائي القطبية.

تنتثر الالكترونات على طول الحقل المغنطيسي او بدونه على نحو اسرع من انتثار الايونات لانها الاخف والاكثر حركية عندها يساوي معامل الانتثار ثنائي القطبية الى ضعف معامل انتثار الايونات وتصبح العلاقات عكس ما ذكر بالنسبة للانتثار العرضي على الحقل المغنطيسي هو الاكبر(من جداء نصف القطر السيكلتروني الكبير) ويكون معامل الانتثار ثنائي القطبية مساويا ضعف معامل انتثار الالكترونات بينما يمكن ان تكون هناك شروط يصبح فيها الانتثار العرضي على الحقل المغنطيسي لا ثنائي القطبية. وهذا يعود الى الحالات عندما يستبعد انفصال الشحنات بالتيارات المارة على طول الحقل المغنطيسي . نأخذ كمثال البلازما في انبوبة اسطوانية ذات حقل مغنطيسي على طولها (الشكل 1) تنتثر الجسيمات في البلازما نحو الجدران عرضيا على الحقل المغنطيسي يبدو ان سرعة الانتثار تتعلق بشكل محسوس بوضع طرفي الاسطوانة فيما اذا كانا مغلقين ام لا.

اذا ما كان طرفا الاسطوانة مغلقين بسدادين عازلتين فان الشحنات الناتجة في البلازما لا تتعادل باي شيء كان عندئذ يجب ان يكون الانتثار في البلازما ثنائي القطبية وستكون سرعته اكبر بمرتين من سرعة انتثار الالكترونات واقل على نحو محسوس من سرعة انتثار الايونات عرضيا على الحقل ولكن يكفي استبدال السدادتين العازلتين باخرى معدنيتين متوازيتين كي تتغير طبيعة الانتثار على نحو حاد⁽¹⁾. الان يمكن للايونات ان تنتثر بسرعة كبيرة مميزة لها وتتاخر الالكترونات عنها بدون اية صعوبة فالالكترونات الزائدة يمكنها ان تخرج بحرية الى السدادتين المعدنيتين على طول الحقل المغنطيسي ومنها الى الارض.

يعني هذا ان الشحنات المنبثقة في البلازما تعوض بتيارات مارة على طول الحقل المغنطيسي ولكن عندها يتوقف الانتثار عن كونه ثنائي القطبية وتتعين سرعته عندئذ بالمعامل الاكبر بين المعاملات كافة (انتثار سايمون).

الشكل (1): a انتشار ثنائي القطبية، b) انتثار سايمون.

المثال الماخوذ هو من النوع التعليمي فمنه نرى كيف ان معامل الانتثار الذي اعتبر من اجل الحالات الاخرى للمادة على انه ثابت فيزيائي ولكنه يبدو في البلازما تابعا للشروط الخارجية ويحصل نفس الشيء مع المقادير الفيزيائية الاخرى مع الناقلية مثلا. عندما يتعلق الامر بالبلازما يجب التعامل مع معجم الثوابت الفيزيائية بشيء من الحذر لان سلوك المادة في الحالة البلازما اعقد بكثير من سلوكها في الحالات الفيزيائية الاخرى.

__________________________________

(1) يظهر هذا المفعول بشكله الكامل اذا ما كانت جدران الاسطوانة هي ايضا ماخوذة من مادة ناقلة.