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Théorie cinétique du plasma : équations de Vlasov linéarisées

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Dans cours

PHYS-423: Plasma I

Following an introduction of the main plasma properties, the fundamental concepts of the fluid and kinetic theory of plasmas are introduced. Applications concerning laboratory, space, and astrophysical plasmas are discussed throughout the course. ...

Description

Cette séance de cours se penche sur la théorie cinétique du plasma, en se concentrant sur les équations de Vlasov linéarisées dans les plasmas magnétisés à chaud. L'instructeur explique l'équilibre et les quantités perturbées, démontrant comment le système peut être résolu en s'intégrant le long des caractéristiques. Diverses orbites perturbées et non perturbées sont explorées, offrant un aperçu du comportement des particules de plasma dans l'espace de phase.

Enseignant·e

Christian Gabriel Theiler

Christian Theiler obtained his Master’s degree in physics from ETH Zurich in 2007 and his PhD from EPFL in 2011. He then joined MIT as a postdoctoral associate to work on the Alcator C-Mod tokamak. In 2014, he returned to EPFL as a EUROfusion fellow, to join the TCV tokamak team. Two years later, he was named Tenure Track Assistant Professor in Plasma Physics at EPFL. Christian’s research focuses on tokamak boundary physics and related diagnostic techniques. He has contributed to the understanding of the formation, propagation, and control of turbulent plasma structures, called blobs, and gained new insights on the structure of transport barriers in the plasma periphery in different high-confinement regimes. His current research focuses on detachment physics and turbulence characteristics in conventional and alternative divertor magnetic geometries.

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Théorie des perturbations

La théorie des perturbations est un domaine des mathématiques, qui consiste à étudier les contextes où il est possible de trouver une solution approchée à une équation en partant de la solution d'un problème plus simple. Plus précisément, on cherche une solution approchée à une équation (E) (dépendante d'un paramètre λ), sachant que la solution de l'équation (E) (correspondant à la valeur λ=0) est connue exactement. L'équation mathématique (E) peut être par exemple une équation algébrique ou une équation différentielle.

Théorie k·p

En physique du solide, la théorie k·p est basée sur la théorie de perturbation de la mécanique quantique et est une méthode empirique utilisée pour calculer la structure de bande et les propriétés optiques des solides cristallins. Cette théorie a été appliquée notamment dans le contexte du modèle de Lüttinger-Kohn (d'après Joaquin Luttinger et Walter Kohn), et du modèle de Kane (d'après Evan Kane). Elle a également donné naissance au modèle de masse effective très fréquemment utilisé en physique du solide.

Force électromagnétique

vignette|Force de Lorentz agissant sur des particules chargées se déplaçant rapidement dans une chambre à bulles. Les trajectoires de charge positive et négative se courbent dans des directions opposées.La force électromagnétique ou force de Lorentz est la force subie par une particule chargée dans un champ électromagnétique. C'est la principale manifestation de l'interaction électromagnétique. Cette force, appliquée dans diverses situations, induit l'ensemble des interactions électriques et magnétiques observées ; elle est de ce fait principalement étudiée en physique et en chimie.

Espace des phases

droite|vignette| Trajectoires dans l'espace des phases pour un pendule simple. L'axe X correspond à la position du pendule, et l'axe Y sa vitesse. Dans la théorie des systèmes dynamiques, l'espace des phases (ou espace d'état) d'un système est l'espace mathématique dans lequel tous les états possibles du système sont représentés ; chaque état possible correspondant à un point unique dans l'espace des phases. Pour un système mécanique, l'espace des phases se compose généralement de toutes les valeurs possibles des variables de position et d'impulsion représentant le système.

Mécanique hamiltonienne

La mécanique hamiltonienne est une reformulation de la mécanique newtonienne. Son formalisme a facilité l'élaboration théorique de la mécanique quantique. Elle a été formulée par William Rowan Hamilton en 1833 à partir des équations de Lagrange, qui reformulaient déjà la mécanique classique en 1788. En mécanique lagrangienne, les équations du mouvement d'un système à N degrés de liberté dépendent des coordonnées généralisées et des vitesses correspondantes , où .

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Explore l'ionisation d'impact dans la physique des plasmas et le modèle de marche aléatoire comme un défi clé dans la compréhension du confinement des plasmas.

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Instabilités plasmatiques : études de cas

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