Brownian motion in a magnetic field and in the presence of additional external forces



Título del documento: Brownian motion in a magnetic field and in the presence of additional external forces
Revista: Revista mexicana de física E
Base de datos: PERIÓDICA
Número de sistema: 000335293
ISSN: 1870-3542
Autores: 1
2
1
Instituciones: 1Universidad Autónoma Metropolitana, Departamento de Física, Iztapalapa, Distrito Federal. México
2Universidad Autónoma del Estado de Morelos, Facultad de Ciencias, Cuernavaca, Morelos. México
Año:
Periodo: Jun
Volumen: 54
Número: 1
Paginación: 81-86
País: México
Idioma: Inglés
Tipo de documento: Artículo
Enfoque: Analítico, teórico
Resumen en español Nuestro proposito en este artıculo consiste en resolver de manera exacta la ecuacion Fokker-Planck-Kramers de una partıcula con carga electrica (ion pesado) inmersa en un fluido y bajo la influencia de fuerzas mecanica y electromagnetica. En este trabajo se supone que el campo magnetico constante apunta en cualquier direccion de un sistema de referencia Cartesiano; las fuerzas mecanica y electrica son ambas independientes de la posicion pero en general dependientes del tiempo. Nuestra propuesta se basa en dos transformaciones de la ecuacion de Langevin asociada al espacio fase (r; u) de la partıcula cargada. La primera, es una rotacion fija que transforma las coordenadas (r; u) en otro sistema de coordenadas (r0; u0), la cual permite una re-orientacion del campo magnetico a lo largo de una direccion apropiada (digamos a lo largo del eje z0). La segunda, es una rotacion que depende del tiempo, la cual transforma las coordenadas (r0; u)0 en otro sistema de coordenadas (r00; u00) donde la ecuaci´on de langevin resultante es muy semejante a la del movimiento Browniano ordinario en presencia de fuerzas externas. En estas circunstancias, la ecuacion de Fokker-Planck-Kramers se puede resolver de forma inmediata en el espacio fase (r00; u00), siguiendo nuestra metodolog´ıa desarrollada en la Ref. [Phys. Rev. E 76 (2007) 021106]
Resumen en inglés Our purpose in this paper is to solve exactly the Fokker-Planck-Kramers equation of a charged particle (heavy-ion) embedded in a fluid and under the influence of mechanical and electromagnetic forces. In this work the magnetic field is assumed to be constant and pointing along any direction of a Cartesian reference frame; the mechanical and electrical forces are both space-independent, but in general timedependent. Our proposal relies upon two transformations of the Langevin equation associated with the charged particle’s phase-space (r; u). The first one is a fixed rotation which transforms the (r; u)-coordinates into other (r0; u0)-coordinates, and makes it possible to re-orientate the magnetic field along an appropriate direction (say along the z0-axis). The second one is a time-dependent rotation which transforms the (r0; u0)-coordinates into other (r00; u00)-coordinates, in which the resulting Langevin equation strongly resembles that of ordinary Brownian motion in the presence of external forces. Under these circumstances, the Fokker-Planck-Kramers equation can immediately be solved in the (r00; u00) phase-space, following our methodology developed in Ref. [Phys. Rev. E 76 (2007) 021106]
Disciplinas: Física y astronomía
Palabras clave: Física,
Ecuación de Fokker-Planck,
Ecuación de Fokker-Planck-Kramers,
Ecuación de Langevin,
Movimiento browniano
Keyword: Physics and astronomy,
Physics,
Fokker-Planck equation,
Fokker-Planck-Kramers equation,
Langevin equation,
Brownian movement
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