Одним из главных принципов уникальной «системы Физтеха», заложенной в основу образования в МФТИ, является тщательный отбор одаренных и склонных к творческой работе представителей молодежи. Абитуриентами Физтеха становятся самые талантливые и высокообразованные выпускники школ всей России и десятков стран мира.

Студенческая жизнь в МФТИ насыщенна и разнообразна. Студенты активно совмещают учебную деятельность с занятиями спортом, участием в культурно-массовых мероприятиях, а также их организации. Администрация института всячески поддерживает инициативу и заботится о благополучии студентов. Так, ведется непрерывная работа по расширению студенческого городка и улучшению быта студентов.

Адрес e-mail:

Основы физики плазмы

 

Программа курса

 

1. Основные свойства плазмы. Определение плазмы. Плазма – четвертое состояние вещества. Место плазмы в природе. Генерация плазмы. Коллективные явления и взаимодействия между частицами. Критерии для определения плазмы (квазинейтральность, дебаевское экранирование, плазменная частота). Виды плазмы в лаборатории и природе. Приложения физики плазмы.

2. Теоретическое описание процессов в плазме. Движение заряженной частицы в постоянных и однородных электромагнитных полях. Дрейф под воздействием внешней силы. Элементы кинетической теории плазмы. Функция распределения. Кинетическое уравнение. Система уравнений Власова. Гидродинамическое описание плазмы. Модель холодной плазмы. Модель теплой плазмы. Магнитная гидродинамика.

3. Плазменная турбулентность. Общие представления о турбулентном состоянии вещества. Определение турбулентности. Статистическое описание турбулентности. Спектр турбулентных пульсаций несжимаемой жидкости. Линейные коллективные степени свободы плазмы. Нелинейные коллективные движения плазмы. Сильная и слабая турбулентность. Турбулентная плазма в лаборатории и природе.

4. Волны в плазме. Электромагнитные волны. Волновое уравнение. Решение в плоских волнах. Гармонические волны. Поляризация. Поток энергии. Волновые пакеты и групповая скорость. Дисперсионное соотношение. Волны в холодной плазме. Некоторые специальные явления в холодной плазме (свистящие атмосферики, геликоны, вращение Фарадея). Волны в теплой плазме. Продольные волны. Поперечные волны. Волны в горячей плазме.

5. Коллективная диссипация и коллективное возбуждение турбулентных пульсаций плазмы. Вывод дисперсионного соотношения из системы уравнений Власова. Затухание Ландау. Плазменные неустойчивости. Механизмы возбуждения турбулентности. Взаимодействие пучков заряженных частиц с плазмой. Возбуждение турбулентности постоянным электрическим полем. Возбуждение турбулентности в неоднородной плазме. Дрейфовые неустойчивости плазмы. Возбуждение турбулентности электромагнитными волнами и лазерами. Механизмы генерации плазменной турбулентности в природе.

6. Нелинейная физика плазмы. Роль нелинейных эффектов в физике плазмы. Классификация нелинейностей плазмы. Квазилинейное взаимодействие. Распадные процессы в плазме. Распадные взаимодействия и нелинейная стабилизация неустойчивости плазмы. Индуцированное рассеяние волн частицами плазмы. Стационарная турбулентность плазмы. Модуляционное взаимодействие.

7. Переход плазмы из состояния слабой в состояние сильной турбулентности. Нелинейный сдвиг частоты и модуляционное взаимодействие. Кинетические и гидродинамические линейные неустойчивости. Общая теория модуляционного взаимодействия. Уравнения Захарова. Модуляционная неустойчивость. Законы сохранения. Солитоны огибающей. Самосжимающиеся каверны. Коллапс ленгмюровских волн.

8. Нелинейные волны. Метод сагдеевского псевдопотенциала. Солитоны произвольной амплитуды в плазме. Свойства солитонов. Ударные волны в сплошной среде. Бесстолкновительные ударные волны. Нелинейные волновые уравнения в физике плазмы (уравнение Кортевега-де-Фриза, нелинейное уравнение Шредингера, уравнение Кадомцева-Петвиашвили и др.).

9. Проводимость и диффузия в плазме. Уравнение Ланжевена. Подвижность электронов и проводимость постоянного и переменного тока. Плазма как диэлектрик. Ионно-звуковая турбулентность. Аномальная проводимость плазмы. Диффузия электронов в плазме. Амбиполярная диффузия. Диффузия в полностью ионизованной плазме.

10. Плазменно-пылевые системы в лаборатории и природе. Пылевая или комплексная плазма? Особенности плазменно-пылевых систем. Образование и рост пылевых частиц. Плазменно-пылевой кристалл. Параметр неидеальности. Фазовые переходы и фазовые диаграммы. Плавление плазменно-пылевого кристалла в ударной волне. Эксперименты по пылевой плазме на Орбитальной станции «Мир» и Международной космической станции. Примеры плазменно-пылевых систем в астрономических системах, Солнечной системе и околоземной плазме.

11. Особенности описания плазменно-пылевых систем. Зарядка пылевых частиц. Влияние электромагнитного излучения. Кинетическое описание. Гидродинамическое описание. Волны в пылевой плазме. Аномальная диссипация. Нелинейные процессы. Новый вид ударных волн. Эксперименты по возбуждению ударных волн, обусловленных процессом зарядки пылевых частиц. Головная ударная волна при взаимодействии солнечного ветра с пылевой комой кометы. Слабозатухающие солитоны. Особенности модуляционного взаимодействия. Амбиполярная диффузия.

12. Примеры моделирования плазменно-пылевых систем в природе. Полярные мезосферные облака. Условия в мезосфере. Самосогласованная модель летней полярной мезосферы. Ионизационные свойства запыленной ионосферы. Формирование и эволюция серебристых облаков и полярных мезосферных радиоотражений. Будущие лунные миссии и исследование плазменно-пылевой системы у поверхности Луны. Имеющиеся наблюдения. Основные уравнения для описания окололунной пылевой плазмы. Распределения фотоэлектронов и пылевых частиц.


Литература:

В.Н.Цытович, «Нелинейные эффекты в плазме». М.: Наука, 1967.

Д.А.Франк-Каменецкий, «Лекции по физике плазмы». М.: Атомиздат, 1968.

В.Н.Цытович, «Теория турбулентной плазмы». М.: Атомиздат, 1971.

Л.А.Арцимович, Р.З.Сагдеев, «Физика плазмы для физиков». М.: Атомиздат, 1979.

V.N.Tsytovich, «Lectures on Non-Linear Plasma Kinetics». Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, 1995

S.V.Vladimirov, V.N.Tsytovich, S.I.Popel, and F.Kh.Khakimov, «Modulational Interactions in Plasmas». Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, Boston, London, 1995.

С.И.Попель, «Генерация регулярных полей и модуляционное взаимодействие в природных и технологических плазменных системах». М.: МФТИ, 2009.

Ж.А.Биттенкорт, «Основы физики плазмы». М.: Физматлит, 2009.

С.И.Попель, «Лекции по физике пылевой плазмы». М.: МФТИ, 2012.

Если вы заметили в тексте ошибку, выделите её и нажмите Ctrl+Enter.

© 2001-2016 Московский физико-технический институт
(государственный университет)

Техподдержка сайта

МФТИ в социальных сетях

soc-vk soc-fb soc-tw soc-li soc-li
Яндекс.Метрика