The dusty plasma is a system that consists of many strongly-charged fine dust particles suspended in a plasma background. The slow dynamics and strong coupling due to the large mass and charges lead to the formation of highly-ordered dust crystal structures suspended in the plasma background, which can be directly observed. The dusty plasma forms a link to the area of condensed matter physics for the study of many interesting microscopic phenomena from order to disorder. In this paper, we introduce the special properties of this system from the viewpoint of conventional plasma physics, then we briefly review past works on the structure and dynamical behaviour from the highly-ordered state, through the melting and liquid states with associated vortex-type excitation and anomalous diffusion, to the state with self-organized macroscopic dust waves after losing microscopic order. The first observation of strongly-coupled dust Coulomb clusters with small numbers of particles from a few to a few hundred, which resemble classical atoms, is also demonstrated.
ダストプラズマは、プラズマ背景中に浮遊する強く帯電した微細なダスト粒子から構成されるシステムである。大きな質量と電荷による遅いダイナミクスと強い結合は、プラズマ背景中に浮遊する高度に秩序だったダスト結晶構造の形成をもたらし、これは直接観測することができる。ダストプラズマは、秩序から無秩序への多くの興味深い微視的現象の研究において、凝縮物質物理学の領域への橋渡しとなる。本論文では、従来のプラズマ物理学の観点からこのシステムの特異な性質を紹介し、その後、高度に秩序だった状態から、融解状態とそれに伴う渦状励起および異常拡散を経て、微視的秩序を失った後の自己組織化的な巨視的ダスト波の状態に至るまでの、構造と動的挙動に関する過去の研究を簡潔にレビューする。また、数個から数百個の粒子からなる少数粒子系の強結合ダスト・クーロンクラスターの最初の観測も実証する。これは古典的原子に類似している。