On efficiency of collisional energy exchange of electrons and ions in relativistic plasmas

Abstract

The collisional coupling of the relativistic electrons and non-relativistic ions in hot plasmas has been analyzed. It was shown that the relativistic effects produce a quite new feature in the collisional transfer of energy from the electrons to ions with different temperatures. While in the non-relativistic limit the condition for absence of the collisional decoupling is Te/Ti < 3, the relativistic effects shift the maximum of the energy-exchange with increasing the temperature to a higher values of Te/Ti until it finally disappears that makes an appearance of the collisional decoupling impossible. У статті аналізується швидкість обміну енергією при зіткненнях між релятивістськими електронами та нерелятивістськими іонами у релятивістській плазмі. Показано, що релятивістські ефекти призводять до значних змінень у характері переносу енергії при зіткненнях від електронів до іонів з різними температурами. У той час як у нерелятивістській межі умовою стабільності енергообміну при зіткненнях є Te/Ti < 3, урахування релятивістських ефектів призводить до зміщення максимуму швидкості обміну енергіями у напрямку більших значень Te/Ti, доки не зникає взагалі, що робить втрату зв’язку при зіткненнях неможливою. В статье анализируется столкновительный энергообмен между релятивистскими электронами и нерелятивистскими ионами в горячей плазме. Показано, что релятивистские эффекты приводят к заметным изменениям в характере столкновительного переноса энергии от электронов к ионам с разными температурами. Тогда как в нерелятивистском пределе условием стабильности энергообмена является Te/Ti < 3, учет релятивистских эффектов приводит к сдвигу максимума скорости обмена энергиями в сторону больших значений отношения Te/Ti, пока не исчезает вовсе, что делает невозможным потерю столкновительной связи.