Учёные НИУ ВШЭ и МФТИ вывели набор простых аналитических формул для расчёта поведения тяжёлых ионов в гелии под действием сильного электрического поля. Новая методика в тысячи раз ускоряет определение подвижности ионов и скоростей ионно-молекулярных реакций — ключевых параметров для моделирования плазменных струй. Традиционный метод Монте-Карло точен, но ресурсозатратен: вычисление характеристик одного иона для одного значения поля занимает несколько часов, а в сложных случаях — несколько суток. Результаты опубликованы в Physica Scripta.
Авторы модифицировали и объединили классические подходы, разработав несколько методов. Простейший работает при мощных приведённых электрических полях (более 60 Тд), уточнённый — во всём диапазоне, включая низкие. Созданные методы также позволяют оценивать, как быстро отрицательные ионы распадаются и теряют электроны, что критически важно для моделирования состава плазмы. Верификацию провели на данных, полученных методом Монте-Карло, рассматривая ионы кислорода, тетракислорода и оксида азота, важные для атмосферной плазмы.
В мощных полях простейший метод даёт отклонение до 10%, уточнённый — 2–7% в зависимости от типа иона, при этом его применимость подтверждена в полях до 250 Тд. Константы скорости реакций, рассчитанные по новым методам, отклоняются от результатов Монте-Карло не более чем в 2 раза. При этом сами константы при изменении электрического поля могут меняться на 2–3 порядка, поэтому существенный выигрыш во времени (секунды вместо…
Плаз…
