Experimental methods are described for determining transport coefficients in a strongly coupled dusty plasma. A dusty plasma is a mixture of electrons, ions and highly charged microspheres. Due to their large charges, the microspheres are a strongly coupled plasma, and they arrange themselves like atoms in a crystal or liquid. Using a video microscopy diagnostic, with laser illumination and a high speed video camera, the microspheres are imaged. Moment-method image analysis then yields the microspheres' positions and velocities. In one approach, these data in the particle paradigm are converted into the continuum paradigm by binning, yielding hydrodynamic quantities like number density, flow velocity and temperature that are recorded on a grid. To analyze continuum data for two-dimensional laboratory experiments, they are fit to the hydrodynamic equations, yielding the transport coefficients for shear viscosity and thermal conductivity. In another approach, the original particle data can be used to obtain the diffusion and viscosity coefficients, as is discussed in the context of future three-dimensional microgravity experiments.
実験方法は、強結合ダストプラズマにおける輸送係数の決定について記述する。ダストプラズマは、電子、イオン、および高帯電微小球の混合物である。その大きな電荷により、微小球は強結合プラズマを構成し、それらは結晶または液体中の原子のように配列する。ビデオ顕微鏡診断法を用い、レーザー照明と高速度ビデオカメラにより微小球を撮像する。モーメント法画像解析により、微小球の位置と速度が得られる。一つのアプローチでは、粒子パラダイムにおけるこれらのデータを、ビニング処理により連続体パラダイムへ変換し、数密度、流速、温度などの流体力学的量をグリッド上で得る。二次元実験からの連続体データは、流体力学方程式に適合させられ、せん断粘性率と熱伝導率の輸送係数が決定される。別のアプローチでは、元の粒子データを直接使用して、拡散係数と粘性率を計算する。この手法は、将来の三次元微小重力実験の文脈で議論される。