ドリフト (プラズマ物理学)のソースを表示

[[プラズマ]][[物理学]]で、'''ドリフト'''とは、[[磁場]]中を動く[[荷電粒子]]の旋回運動の中心(''旋回中心''という)が磁場と[[垂直]]な方向に移動する動きのことを指す。巨視的にプラズマの動きを見ると個々の[[粒子]]の旋回運動は互いに打ち消し合うので、旋回中心の移動、すなわちドリフト運動がプラズマの巨視的な動きに対応する。

磁場中の荷電粒子は、[[ローレンツ力]]によって旋回運動（サイクロトロン運動）をしている。もし、磁場が一様で、かつ荷電粒子が磁場からの[[力 (物理学)|力]]以外の外力を受けていない場合、その旋回中心は磁場と[[平行]]な方向にしか動くことはなく、特に、磁場と平行な方向の速度が[[0]]ならば、荷電粒子は単に磁場と垂直な面内で円運動をするだけになる。

しかし、磁場以外の外力が存在したり、磁場の構造が一様でない場合には、旋回中心が磁場と垂直な方向にも動くようになる。例えば、一様磁場 <math>\vec{B}</math> 中を動く <math>q</math> の電荷を持った荷電粒子に、外力 <math>\vec{F}</math> がかかった場合、旋回中心の動く速度すなわちドリフト速度は
:<math>\vec{v}_f = \frac{1}{q} \frac{\vec{F}\times\vec{B}}{B^2}</math>
となる。移動する方向が、外力の方向ではなく外力と垂直の方向になるのは、粒子が、外力の向きに加速を受けた後、磁場によるローレンツ力によって速さを保ったまま[[軌道 (力学)|軌道]]をそらされるので、そらされた方向により速く動いてしまうということによる。

外力が電場 <math>\vec{E}</math> によるものだった場合、<math>\vec{F}=q\vec{E}</math>だから、ドリフト速度は
:<math>\vec{v}_E = \frac{\vec{E}\times\vec{B}}{B^2}</math>
となる。この式からわかるように、電場によるドリフトの速度は、荷電粒子の質量にも電荷<math>q</math>にも運動状態（速度）にもよらず、どの荷電粒子も同じ速度となる。この事実の物理的解釈については[[プラズマ物理]]中の記事「ドリフト」を参照。

一方、磁場が一様ではなく、磁場と垂直な方向に磁場の勾配がある場合には、ドリフト速度は
:<math>\vec{v}_{\nabla B} = \frac{\epsilon_\perp}{qB} \frac{\vec{B}\times\nabla B}{B^2}</math>
である。ただし、<math>\epsilon_\perp</math>は
:<math>\epsilon_\perp = \frac{1}{2}mv_\perp^2</math>
である。

==関連項目==
*[[プラズマ]]
*[[w:Guiding center|Guiding center]]

[[Category:プラズマ|とりふと]]