Brownian motion of grains and negative friction in dusty plasmas

Abstract

Within the approximation of dominant charging collisions the explicit microscopic calculations of the Fokker-Planck kinetic coefficients for highlycharged grains moving in plasma are performed. It is shown that due to ion absorption by grain the friction coefficient can be negative and thus the appropriate threshold value of the grain charge is found. The stationary solutions of the Fokker-Planck equation with the velocity dependent kinetic coefficient are obtained and a considerable deviation of such solutions from the Maxwellian distribution is established.

В наближенні домінуючих контактних зіткнень порошинок з частинками плазми виконано макроскопічні розрахунки кінетичних коефіцієнтів Фокера-Планка для заряджених порошинок, що рухаються у плазмі. Показано, що завдяки зіткненням з йонами коефіцієнт тертя може бути від’ємним, і знайдено порогове значення заряду порошинки. Знайдено розв’язок стаціонарного рівняння Фокера-Планка з кінетичними коефіцієнтами, що залежать від швидкості, і встановлено суттєву відмінність отриманих розв’язків від максвелових розподілів.