Collective modes in quantum Fermi liquid

Landau’s theory of Fermi liquids is generalized by incorporating the de Broglie waves diffraction. A newly derived kinetic equation of the Fermi particles is used to derive a general dispersion relation and the excitation of zero sound is studied. A new mode is found due to the quantum correction. It is shown that the zero sound can exist even in an ideal Fermi gas. We also disclose a new branch of frequency spectrum due to the weak interaction

New Longitudinal Waves in Electron-Positron-Ion Quantum Plasmas

A general quantum dispersion equation for electron-positron(hole)-ion quantum plasmas is derived and studied for some interesting cases. In an electron-positron degenerate Fermi gas, with or without the Madelung term, a new type of zero sound waves are found. Whereas in an electron-hole plasmas a new longitudinal quantum waves are revealed, which have no analogies in quantum electron-ion plasmas. The excitation of these quantum waves by a low-density monoenergetic straight electron beam is examined. Furthermore, the KdV equation for novel quantum waves is derived and the contribution of the Madelung term in the formation of the KdV solitons is discussed

Statistical Theory for Incoherent Light Propagation in Nonlinear Media

A novel statistical approach based on the Wigner transform is proposed for the description of partially incoherent optical wave dynamics in nonlinear media. An evolution equation for the Wigner transform is derived from a nonlinear Schrodinger equation with arbitrary nonlinearity. It is shown that random phase fluctuations of an incoherent plane wave lead to a Landau-like damping effect, which can stabilize the modulational instability. In the limit of the geometrical optics approximation, incoherent, localized, and stationary wave-fields are shown to exist for a wide class of nonlinear media.Comment: 4 pages, REVTeX4. Submitted to Physical Review E. Revised manuscrip

Cooling of a Fermi quantum plasma

We propose an adiabatic magnetization process for cooling a Fermi electron gas to ultra-low temperatures as an alternative to the known adiabatic demagnetization mechanism. We show via a new adiabatic equation that at the constant density the increase of the magnetic field leads to the temperature decrease as T ~ 1/H2. This process is identified in our numerical calculations, in which we also recover the adiabatic demagnetization mechanism for certain range

Solitons in normal Fermi liquid

To be based on the new quantum kinetic equation of Fermi particles, which recently was derived by N.L. Tsintsadze and L.N. Tsintsadze, a general quantum dispersion equation for almost ideal Fermi gas is derived and studied for some interesting cases. Here we consider only pair interactions between particles and we used energy expression derived by V.M. Galitski in the ordinary perturbation theory, which involves only the scattering amplitude. New effect that we have shown is that novel quantum term (Madelung term) in the kinetic equation leads to the formation of rarefaction solitary waves in neutral Fermi liquid. Furthermore, attraction and repulsion between particles have tendency to change rarefaction solitary wave speed and shape: Attraction between particles increases rarefaction soliton speed and amplitude, repulsion decreases soliton speed and amplitude.На підставі нового квантового кінетичного рівняння фермічастинок, нещодавно отриманого Н.Л. Цинцадзе та Л.Н. Цинцадзе, загальне квантове дисперсійне рівняння для майже ідеального фермі-газу вивчено для деяких цікавих випадків. Розглянуто тільки парні взаємодії між частинками та використано вираз для енергії, отриманий В.М. Галицьким у звичайній теорії збурень, яка включає тільки амплітуду розсіювання. Отриманий ефект полягає в тому, що новий квантовий член (терм Маделунга) в кінетичному рівнянні призводить до утворення розріджених відокремлених хвиль в нейтральній фермірідині. Більш того, притягання та відштовхування між частинками мають тенденцію до зміни швидкості й форми таких хвиль: притягання між частинками збільшує швидкість та амплітуду солітону, а відштовхування зменшує швидкість та амплітуду солітону.На основании нового квантового кинетического уравнения ферми-частиц, недавно полученного Н.Л. Цинцадзе и Л.Н. Цинцадзе, общее квантовое дисперсионное уравнение для почти идеального ферми-газа изучено для некоторых интересных случаев. Рассмотрены только парные взаимодействия между частицами и использовано выражение для энергии, полученное В.М. Галицким в обычной теории возмущений, которая включает только амплитуду рассеяния. Полученный эффект заключается в том, что новый квантовый член (терм Маделунга) в кинетическом уравнении приводит к образованию разреженных уединенных волн в нейтральной фермижидкости. Более того, притяжение и отталкивание между частицами имеют тенденцию к изменению скорости и формы таких волн: притяжение между частицами увеличивает скорость и амплитуду солитона, а отталкивание уменьшает скорость и амплитуду солитона

Charged dust grain acceleration in tokamak edges

It is shown that the force associated with the normal component of the space charge electric field at the plasma surface, arising from the charge separation, can accelerate a charged dust particle that is sitting in the scrape-off layer (SOL) close to the chamber walls in tokamaks. The acceleration of dust particle is found to be proportional to the strength of the space charge electric field and inversely proportional to the square root of the dust mass density