Propagation characteristics and interaction phenomena among the dust acoustic (DA) solitons in unmagnetized dusty plasmas are studied. The plasma is composed of negatively charged mobile dust, Boltzmann distributed electrons, and nonthermally distributed cold and hot ions. The extended Poincaré-Lighthill-Kuo method is employed to derive the two-sided Korteweg–de Vries (KdV) equations. The solutions of the KdV equations are constructed using the Hirota bilinear method both for single- and multi-solitons. The phase shifts are determined for the interactions among the two-, four-, and six-DA solitons. The effects of plasma parameters on the head-on collisions of the DA single- and multi-solitons and their corresponding phase shifts are investigated.

1.
P. K.
Shukla
and
A. A.
Mamun
,
Introduction to Dusty Plasma Physics
(
IOP
,
Bristol
,
2002
).
2.
P. K.
Shukla
,
Phys. Plasmas
8
,
1791
(
2001
).
3.
D. A.
Mendis
and
M.
Rosenberg
,
Annu. Rev. Astron. Astrophys.
32
,
419
(
1994
).
4.
F.
Verheest
,
Waves in Dusty Plasmas
(
Kluwer
,
Dordrecht
,
2000
).
5.
N. N.
Rao
,
P. K.
Shukla
, and
M. Y.
Yu
,
Planet. Space Sci.
38
,
543
(
1990
).
6.
A.
Barkan
,
R. L.
Merlino
, and
N.
D'Angelo
,
Phys. Plasmas
2
,
3563
(
1995
).
7.
J. T.
Mendonça
,
N. N.
Rao
, and
A.
Guerreiro
,
Euro-Phys. Lett.
54
,
741
(
2001
).
8.
Y.
Nakamura
,
H.
Bailung
, and
P. K.
Shukla
,
Phys. Rev. Lett.
83
,
1602
(
1999
).
9.
A. A.
Mamun
,
R. A.
Cairns
, and
P. K.
Shukla
,
Phys. Plasmas
3
,
702
(
1996
).
10.
A. A.
Mamun
,
Astrophys. Space Sci.
260
,
507
(
1998
).
11.
A. A.
Mamun
,
S. M.
Russel
,
C. A. M.
Briceno
,
M. N.
Alam
,
T. K.
Datta
, and
A. K.
Das
,
Planet. Space Sci.
48
,
599
(
2000
).
12.
C. A.
Mendoza-Briceno
,
S. M.
Russel
, and
A. A.
Mamun
,
Planet. Space Sci.
48
,
599
(
2000
).
13.
W. S.
Duan
,
H. Y.
Wang
, and
P.
John
,
Commun. Theor. Phys.
45
,
1112
(
2006
).
14.
M. M.
Lin
and
W. S.
Duan
,
Chaos Solitons Fractals
33
,
1189
(
2007
).
15.
H. Y.
Wang
and
K. B.
Zhang
,
Can. J. Phys.
86
,
1381
(
2008
).
16.
M.
Tribeche
and
A.
Merriche
,
Phys. Plasmas
18
,
034502
(
2011
).
17.
B.
Sahu
and
M.
Tribeche
,
Astrophys. Space Sci.
338
,
259
(
2012
).
18.
I.
Tasnim
,
M. M.
Masud
, and
A. A.
Mamun
,
Plasma Phys. Rep.
40
,
723
(
2014
).
19.
P.
Bandyopadhyay
,
G.
Prasad
,
A.
Sen
, and
P. K.
Kaw
,
Phys. Rev. Lett.
101
,
065006
(
2008
).
20.
G.
Mandal
,
K.
Roy
,
A.
Paul
,
A.
Saha
, and
P.
Chatterjee
,
Z. Naturforsch.
70
(
9
),
703
(
2015
).
21.
K. E.
Lonngren
,
Opt. Quantum Electron.
30
,
615
(
1998
).
22.
U. N.
Ghosh
,
K.
Roy
, and
P.
Chatterjee
,
Phys. Plasmas
18
,
103703
(
2011
).
23.
S.
Parveen
,
S.
Mahmood
,
M.
Adnan
, and
A.
Qamar
,
Phys. Plasmas
23
,
092122
(
2016
).
24.
K.
Roy
,
M. K.
Ghorui
,
P.
Chatterjee
, and
M.
Tribeche
,
Commun. Theor. Phys.
65
,
237
(
2016
).
25.
N. S.
Saini
and
K.
Singh
,
Phys. Plasmas
23
,
103701
(
2016
).
26.
J. N.
Han
,
S. L.
Du
, and
W. S.
Duan
,
Phys. Plasmas
15
,
112104
(
2008
).
27.
S. K.
El-Labany
,
E. F.
El-Shamy
,
R.
Sabry
, and
M.
Shokry
,
Astrophys. Space Sci.
325
,
201
(
2010
).
28.
A.
Saha
and
P.
Chatterjee
,
Astrophys. Space Sci.
353
,
169
(
2014
).
29.
C. H.
Su
and
R. M.
Miura
,
J. Fluid Mech.
98
,
509
(
1980
).
30.
C. S.
Gardner
,
J. M.
Greener
,
M. D.
Kruskal
, and
R. M.
Miura
,
Phys. Rev. Lett.
19
,
1095
(
1967
).
31.
N. J.
Zabusky
and
M. D.
Kruskal
,
Phys. Rev. Lett.
15
,
240
(
1965
).
32.
33.
M.
Van Dyke
,
Perturbation Methods in Fluid Mechanics
, 2nd ed. (
Parabolic
,
Stanford, CA
,
1975
), pp.
108
112
.
34.
F.
Verheest
,
M. A.
Hellberg
, and
W. A.
Hereman
,
Phys. Plasmas
19
,
092302
(
2012
).
35.
P.
Harvey
,
C.
Durniak
,
D.
Samsonov
, and
G.
Morfill
,
Phys. Rev. E
81
,
057401
(
2010
).
36.
B.
Xie
,
K.
He
, and
Z.
Huang
,
Phys. Plasmas
6
,
3808
(
1999
).
37.
R.
Lundin
,
A.
Zakharov
,
R.
Pellinen
,
H.
Borg
,
B.
Hultqvist
,
N.
Pissarenko
,
E. M.
Dubinin
,
S. W.
Barabash
,
I.
Leide
, and
H.
Koskinen
,
Nature
341
,
609
(
1989
).
38.
Y.
Futaana
,
S.
Machida
,
Y.
Saito
,
A.
Matsuoka
, and
H.
Hayakawa
,
J. Geophys. Res.
108
,
1025
, (
2003
).
39.
S. G.
Tagare
,
S. V.
Singh
,
R. V.
Reddy
, and
G. S.
Lakhina
,
Nonlinear Processes Geophys.
11
,
215
(
2004
).
40.
K. B.
Zhang
and
H. Y.
Wang
,
J. Korean Phys. Soc.
55
,
1461
(
2009
).
41.
I.
Tasnim
,
M. M.
Masud
,
M.
Asaduzzaman
, and
A. A.
Mamun
,
Chaos
23
,
013147
(
2013
).
42.
S.
Imada
,
H.
Hara
, and
T.
Watanabe
,
Astrophys. J. Lett.
705
,
L208
(
2009
).
43.
W. M.
Moslem
,
Chaos Solitons Fractals
23
,
939
(
2005
).
44.
I.
Tasnim
,
M. M.
Masud
, and
A. A.
Mamun
,
Astrophys. Space Sci.
343
,
647
(
2013
).
45.
D.
Dorranian
and
A.
Sabetkar
,
Phys. Plasmas
19
,
013702
(
2012
).
46.
M. Y.
Yu
and
H.
Luo
,
Phys. Plasmas
15
,
024504
(
2008
).
47.
A. A.
Abid
,
M. Z.
Khan
,
Quanming
Lu
, and
S. L.
Yap
,
Phys. Plasmas
24
,
033702
(
2017
).
48.
R. A.
Cairns
,
A. A.
Mamun
,
R.
Bingham
,
R. O.
Dendy
,
R.
Bostrom
,
C. M. C.
Nairn
, and
P. K.
Shukla
,
Geophys. Res. Lett.
22
,
2709
, (
1995
).
49.
R.
Hirota
,
The Direct Method in the Soliton Theory
(
Cambridge University Press
,
Cambridge
,
2004
).
50.
G. Z.
Liang
,
J. N.
Han
,
M. M.
Lin
,
J. N.
Wei
, and
W. S.
Duan
,
Phys. Plasmas
16
,
073705
(
2009
).
You do not currently have access to this content.