Physique des plasmas
Niveau M1
"La ligne directrice de cette UE est d'introduire les bases théoriques de la physique des plasmas et de mettre en évidence son champ d'application extrêmement vaste. Au carrefour des différents domaines de la physique fondamentale, les gaz ionisés à haute température (plasmas) présentent des comportements "collectifs" dus à la nature coulombienne des forces d'interaction. Des illustrations seront choisies dans les différents domaines d'application de la physique des plasmas.
Cette initiation à la physique des plasmas est une ouverture sur les différents types de plasmas qu'ils soient artificiels ou naturels : plasmas de laboratoires et de fusion, utilisations industrielles des plasmas, plasmas naturels géophysiques et astrophysiques."
Caterina Riconda, Arnaud Zaslavsky
1. Qu'est-ce qu'un plasma ?
- Dans quelles conditions la matière est-elle à l'état plasma ?
- Les effets qui dominent la physique
- Le système couplé champs/particules : cas général
- Un cas particulier : l'oscillation de plasma
- La fréquence plasma
- Effets de la température
- Quelques exemples d'application de la physique des plasmas
2. Trajectoires individuelles dans un champ électromagnétique
- Trajectoire d'une particule dans un champ magnétique uniforme et stationnaire
- Champs lentement variables
- Petites perturbations d'un mouvement périodique
3. Théorie cinétique des plasmas
- Fonction de distribution d'un plasma
- Équations cinétiques
4. Modélisation fluide des plasmas et limite MHD
- Définition des grandeurs fluides
- Équations d'évolution des grandeurs fluides
- Équations de fermeture
- Description multi-fluides du plasma
- Description MHD (magnétohydrodynamique)
5. Ondes dans les plasmas dans l'approximation fluide
- Calcul des modes propres de propagation : méthode classique
- Le traitement fluide de l'onde de plasma
- Autres modes de propagation "électroniques"
- Modes de propagation basse fréquence
- Excitation des ondes dans un plasma
6. Effets cinétiques - Amortissement Landau
- Recherche des solutions "ondes" du système Vlasov/Maxwell
- Particules résonnantes
- Calcul des modes propres cinétiques
7. Ondes de choc et discontinuités
- Quelques exemples de chocs et de discontinuités
- Existence des discontinuités
- Établissement des équations de saut
- Différents types de discontinuités pouvant exister dans un plasma
Grands scientifiques de ce cours
- Lev Landau
- Anatoli Vlasov
- James Clerk Maxwell