Ricerche sui DP al DiSTAT

Riscaldamento stocastico

• A causa delle fluttuazioni nei meccanismi che caricano le polveri, le interazioni che coinvolgono particelle di polvere (dust-dust, dust-ion, dust-electron) non si possono considerare semplici “urti” Coulombiani. Il sistema delle particelle interagenti è aperto e l’energia non si conserva: in ciascun urto le particelle possono guadagnare o perdere energia. Risultati recentemente pubblicati predicono che l’effetto collettivo, in determinate condizioni, risulta in un guadagno netto di energia: Stochastic Heating
• E’ in grado questo meccanismo di spiegare la presenza, recentemente ipotizzata, di grani di polvere a velocità tali (km/s) da produrre ionizzazioni da impatto, nei reattori per la fusione nucleare?
• Potrebbe essere questo il meccanismo con cui vengono accelerati gli elettroni che si ritiene siano la sorgente dell’intensa radiazione X emessa dalle nubi molecolari?
• Potrebbe il riscaldamento stocastico avere un ruolo nella formazione dei raggi sub-cosmici (ioni accelerati a energie inferiori a 1Gev)?

Teoria cinetica delle fluttuazioni del plasma

• La presenza di polveri introduce nella trattazione statistica di un plasma (eq. di Boltzmann) nuovi effetti, dovuti alla fluttuazione delle cariche sui grani e alla dissipazione risultante dalla cattura di particelle di plasma da parte dei grani. Questi effetti alterano le “normali” fluttuazioni di densità, temperatura e campo elettrico del plasma, e quindi la diffusione di radiazione, in una maniera che è legata ai parametri che caratterizzano le polveri.
• E’ possibile usare questi effetti per una diagnostica delle polveri nei reattori per la fusione nucleare.

Coda attrattiva nel potenziale di interazione fra due grani di polvere

• La presenza di cariche anche molto elevate sui grani di polvere in un plasma (10⁴-10⁵ cariche elettroniche) apre la possibilità di formazione di un sistema ordinato (plasma crystal) effettivamente osservati in laboratorio. Da diversi lavori è emersa inoltre l’indicazione della presenza di una buca attrattiva nel potenziale di interazione tra particelle di polvere con cariche dello stesso segno: questo apre la possibilità che il DP possa presentare due fasi distinte liquida e gassosa con transizioni di fase tra le due e l’esistenza di un punto critico, possibilità non ancora verificata sperimentalmente.
• I plasmi complessi hanno un punto critico e quali sono le condizioni per la sua accessibilità sperimentale?

Gran parte di questo programma richiede l’uso di metodi numerici per la soluzione di equazioni differenziali e/o integro-differenziali. Di qui la collaborazione già avviata con Giovanni Capobianco e quella auspicata nel progetto PRIN 2007 con altri matematici numerici del gruppo di Napoli e Salerno a cui Giovanni è legato.