Diffusion perpendicular to the magnetic field is investigated in a potassium plasma of non-uniform density in which the "universal" instability is excited. A qualitative picture of such diffusion is obtained by studying the relationship between the radial distribution of plasma density and the magnetic field, and by comparing the experimental densities with calculated ones on the assumption of classical diffusion. For densities of 109—1010 cm−3, the radial distribution and the peak density do not depend on the magnetic field. At higher densities, however, the half-width of the distribution becomes smaller and the peak diminishes as the field increases. At densities of 7 × 1010—5 × 1011 cm−3 the curves for the radial distribution agree well with the calculations.Direct measurements of the diffusion coefficient come from measurements of the plasma flux perpendicular to the magnetic field. In the density range 109—1010 cm−3, the diffusion coefficient does not depend on magnetic field or on density. At higher densities it does depend on the magnetic field H, and at densities greater than 2 × 1011 cm−3 a 1/H2 relationship is observed; the diffusion coefficient agrees with the classical coefficient in absolute value. The spread in the diffusion coefficients obtained from a single series of experiments, representing the statistical accuracy of the measurements and the stability of the diffusion coefficient, is ∼40%. The average value of the diffusion coefficient for low densities is (2.3 ± 0.9) × 102 cm2/s, greater than the classical coefficient by 1 to 2 orders of magnitude. The diffusion coefficient and the oscillation amplitude are correlated. As density is varied they remain constant until a certain critical density is reached, after which they begin to decline simultaneously. Classical diffusion is observed in the region where instability is control. Ion-ion diffusion and wall diffusion play no part in the experiments. The conclusion is drawn that the diffusion coefficient measured in the density range 109—1010 cm−3 is the result of the universal instability in a collisionless plasma.
磁場に垂直な拡散を、非一様密度のカリウムプラズマ中で調べた。そこでは「普遍的不安定性」が励起されている。そのような拡散の定性的な描像は、プラズマ密度の径方向分布と磁場との関係を調べ、実験密度を古典拡散の仮定に基づく計算値と比較することによって得られた。10^9—10^10 cm^-3 の密度では、径方向分布とピーク密度は磁場に依存しない。しかし、より高い密度では、磁場が増加するにつれて、分布の半値幅は小さくなり、ピークは減少する。7 × 10^10—5 × 10^11 cm^-3 の密度では、径方向分布の曲線は計算値とよく一致する。拡散係数の直接測定は、磁場に垂直なプラズマ束の測定から得られる。10^9—10^10 cm^-3 の密度範囲では、拡散係数は磁場にも密度にも依存しない。より高い密度では、拡散係数は磁場 H に依存し、2 × 10^11 cm^-3 より大きい密度では 1/H^2 の関係が観測される。拡散係数は絶対値において古典係数と一致する。単一の一連の実験から得られた拡散係数のばらつきは、測定の統計的精度と拡散係数の安定性を表すものであり、約40%である。低密度での拡散係数の平均値は (2.3 ± 0.9) × 10^2 cm^2/s であり、古典係数より1〜2桁大きい。拡散係数と振動振幅は相関している。密度を変化させると、それらはある臨界密度に達するまで一定に保たれ、その後、同時に減少し始める。古典拡散は、不安定性が制御されている領域で観測される。イオン-イオン拡散と壁拡散は実験において役割を果たさない。10^9—10^10 cm^-3 の密度範囲で測定された拡散係数は、無衝突プラズマにおける普遍的不安定性の結果であるという結論が導かれる。