La difusión ambipolar es la difusión de partículas positivas y negativas con carga eléctrica opuesta (como electrones e iones positivos) debido a su interacción a través de un campo eléctrico . [1]
En física de plasmas , la difusión ambipolar está relacionada con el concepto de cuasineutralidad . En la mayoría de los plasmas , las fuerzas que actúan sobre los iones son diferentes de las que actúan sobre los electrones , por lo que ingenuamente se esperaría que una especie se transportara más rápido que la otra, ya sea por difusión o convección o algún otro proceso. Si dicho transporte diferencial tiene una divergencia , entonces da como resultado un cambio en la densidad de carga . Esto último creará un campo eléctrico que puede alterar el transporte de una o ambas especies de tal manera que se vuelvan iguales.
El ejemplo más simple es un plasma localizado en un vacío no magnetizado . (Ver Fusión por confinamiento inercial ). Tanto los electrones como los iones fluirán hacia afuera con su respectiva velocidad térmica . Si los iones están relativamente fríos, su velocidad térmica será pequeña. La velocidad térmica de los electrones será rápida debido a su alta temperatura y baja masa: . A medida que los electrones abandonan el volumen inicial, dejarán atrás una densidad de carga positiva de iones, lo que dará como resultado un campo eléctrico dirigido hacia afuera. Este campo actuará sobre los electrones para frenarlos y sobre los iones para acelerarlos. El resultado neto es que tanto los iones como los electrones fluyen hacia afuera a la velocidad del sonido , , que es mucho menor que la velocidad térmica de los electrones, pero generalmente mucho mayor que la velocidad térmica de los iones.
En astrofísica , la "difusión ambipolar" se refiere específicamente al desacoplamiento de partículas neutras del plasma, por ejemplo, en la etapa inicial de la formación de estrellas. Las partículas neutras en este caso son en su mayoría moléculas de hidrógeno en una nube que sufrirían un colapso gravitacional si no estuvieran acopladas por colisión al plasma. El plasma está compuesto de iones (en su mayoría protones ) y electrones, que están ligados al campo magnético interestelar y, por lo tanto, resisten el colapso. En una nube molecular donde la ionización fraccionaria es muy baja (una parte por millón o menos), las partículas neutras rara vez se encuentran con partículas cargadas, por lo que no se ven totalmente obstaculizadas en su colapso (nótese que ahora es un colapso dinámico, no una caída libre) en una estrella . [2] : 285
En el caso de los cristales iónicos, los flujos de las especies que se difunden también están acoplados debido a la electroneutralidad [3].
