DCグロー放電中において帯電したマイクロ粒子に働く摩擦力の観測（Ⅱ）

摘要

【序】我々はこれまでの研究において、DC グロー放電により負に帯電したm サイズの微粒子群がプラズマ中でトラップされ3次元クーロン結晶やクーロン液体を形成することを示し [1]、このようなクーロン結晶形成に関する分子動力学計算を進めてきた [2]。我々が開発した装置では、トラップされた微粒子集団は電極やチェンバー壁面から数cm 離れており、電極電位の調整により微粒子集団を上下に移動させることができる。そこで、電極電位をジャンプさせることで短時間にトラップ位置を下方に移動させ、微粒子が落下する運動を観測することで微粒子に働く摩擦力に関する情報を得ようと試みた。その結果、微粒子は落下により一定の終端速度に達することを確認できた [3]。原理的にはこの観測データを解析することで、摩擦係数と見かけの重力を分離して求めることが可能である。しかし、使用しているビデオカメラの時間分解能が高くなく、また、データのばらつきが大きいため、終端速度から摩擦係数と見かけの重力の比を定めるにとどまっていた。