Электростатическое взаимодействие двух макрочастиц в модели Пуассона–Больцмана

В ряде работ [1–4] на основе рассмотрения электростатической энергии системы двух макрочастиц в плазме по модели Больцмана–Пуассона был сделан вывод о возможности притяжения между одноименно заряженными макрочастицами. В модели Больцмана–Пуассона электроны и ионы полагаются распределенными по закону Больцмана в самосогласованном поле, которое само определяется уравнением Пуассона. В настоящей работе на основе рассмотрения силы взаимодействия двух макрочастиц в плазме с помощью максвеллова тензора натяжений показано, что в модели Больцмана–Пуассона две макрочастицы с одинаковыми зарядами всегда отталкиваются друг от друга как в изотермической, так и в неизотермической плазме. На тех расстояниях между макрочастицами, на которых возможна линеаризация больцмановских экспонент, взаимодействие между макрочастицами полностью описывается теорией Дебая–Хюккеля. Найдена свободная энергия системы двух макрочастиц, которая совпадает с потенциалом Юкавы и не имеет минимума, что позволяет сделать вывод о термодинамической неустойчивости такой системы. Совпадение энергии взаимодействия, полученной интегрированием силы взаимодействия, со свободной энергией электрического поля позволяет сделать вывод о потенциальном характере силы взаимодействия двух макрочастиц в равновесной плазме.