О перспективах экспериментальных и теоретических исследований самоорганизованных пылевых структур в комплексной плазме в условиях микрогравитации

Приводится обзор перспективных исследований явлений в комплексной плазме в условиях микрогравитации. Учитываются детали уже проведённых исследований и их следствия, на которые было обращено недостаточно внимания, но которые, вероятно, могут быть решающими для будущих работ. К их числу относятся наблюдения компактных пылевых структур, которые, по оценкам, способны удерживать все компоненты пылевой плазмы в ограниченной области пространства, экспериментальные свидетельства нелинейности экранирования пылевых частиц и возбуждения коллективных электрических полей и др. В теоретическом плане обсуждены новые коллективные процессы притяжения одноимённо заряженных пылевых частиц и дан обзор и оценка всех ранее использованных схем теневого притяжения пылевых частиц и попыток интерпретации наблюдений при их использовании. Пылевые структуры рассматриваются с точки зрения современной теории самоорганизации. Подчёркивается, что фазовые переходы между состояниями самоорганизованных структур могут существенно отличаться от таковых в однородных состояниях, а фазовые диаграммы должны строиться в параметрах, определяющих самоорганизованные структуры, и не могут строиться в таких параметрах однородных структур, как температура и плотность. Приводятся новые расчёты распределения параметров самоорганизованных структур для оптимальной модели, в которой учитывается условие квазинейтральности и пренебрегается диффузией. Эти расчёты указывают на то, что любые самоорганизованные структуры в условиях невесомости могут содержать ограниченное число пылевых частиц и имеют конечные размеры. Максимально возможное число частиц в структуре определяет характерный размер гетерогенности пылевых кристаллов, которые можно создавать в условиях невесомости. Обсуждаются критерии кристаллизации в структурах и предложенные для будущих экспериментов квазисферические камеры.