Yüksek enerji ve plazma fiziği nedir?

Bir plazma topunun içindeki iyon yoğunluğu \( n_i = 2.0 \times 10^{19} \, \text{partikül/m}^3 \) ve elektron yoğunluğu \( n_e = 2.0 \times 10^{19} \, \text{partikül/m}^3 \) olarak ölçülüyor. Bu plazmanın plazma frekansını (\( \omega_{pe} \)) rad/s cinsinden hesaplayınız.
Verilenler: Elektron yükü, \( e = 1.60 \times 10^{-19} \, \text{C} \); Elektron kütlesi, \( m_e = 9.11 \times 10^{-31} \, \text{kg} \); Boşluğun dielektrik sabiti, \( \epsilon_0 = 8.85 \times 10^{-12} \, \text{F/m} \).

💡 Plazma frekansı, elektronların denge konumları etrafındaki kolektif salınımlarının karakteristik frekansıdır ve \( \omega_{pe} = \sqrt{\frac{n_e e^2}{\epsilon_0 m_e}} \) formülüyle verilir.

• ➡️ İlk adım, formüldeki sabit çarpımını (\( \frac{e^2}{\epsilon_0 m_e} \)) hesaplamaktır: \( \frac{(1.60 \times 10^{-19})^2}{(8.85 \times 10^{-12}) \times (9.11 \times 10^{-31})} \approx \frac{2.56 \times 10^{-38}}{8.06 \times 10^{-42}} \approx 3.18 \times 10^{3} \).
• ➡️ İkinci adım, bu sabiti elektron yoğunluğu (\( n_e \)) ile çarpmaktır: \( (3.18 \times 10^{3}) \times (2.0 \times 10^{19}) = 6.36 \times 10^{22} \).
• ➡️ Üçüncü adım, bu sonucun karekökünü almaktır: \( \omega_{pe} = \sqrt{6.36 \times 10^{22}} \approx 2.52 \times 10^{11} \, \text{rad/s} \).

✅ Sonuç: Bu plazmanın plazma frekansı yaklaşık \( 2.52 \times 10^{11} \, \text{rad/s} \)'dir. Bu yüksek frekans, plazmanın elektromanyetik dalgaları nasıl etkileyeceğini belirlemede kritik bir parametredir.