Course Syllabus
Obiettivi
Obiettivi
Insegnamento dei fondamenti della fisica dei plasmi, di alcune fenomenologie rilevanti nell'ambito della fusione termonucleare controllata, dei plasmi astrofisici, ionosferici, e delle applicazioni dei plasmi:
Modelli cinetici e fluidi per plasmi e applicazioni dei modelli allo studio dell'interazione onde-plasma in plasmi natuarli e di laboratorio.
Equazioni della Magnetoidrodinamica per lo studio della stabilità dei plasmi magnetizzati e instabilità magnetoidrodinamica in plasmi lineari e toroidali, natuarli e di laboratorio.
Cenni ai modelli descrittivi dei plasmi prodotti per applicazioni (cinetica in fase gas e in fase superficie, guaine e sorgenti)
Contenuti sintetici
Contenuti sintetici
Fondamenti della fisica dei plasmi: modelli cinetico e fluido del plasma, interazione onde-plasma con modello a più fluidi e modello cinetico, magnetoidrodinamica, stabilità e instabilità magneto-idrodinamiche, riconnessione magnetica, cenni alle applicazioni dei plasmi (sorgenti a plasma e guaine).
Programma esteso
Programma esteso
Descrizioni cinetica e fluida del plasma: La funzione di distribuzione;
L’equazione di Vlasov; e la descrizione Cinetica, Landau Damping e onde elettrostatiche secondo la descrizione cinetica.
I momenti della funzione di distribuzione; Derivazione delle equazioni fluide;
Onde nei plasmi secondo la descrizione a più fluidi: Onde in plasma non magnetizzato; Oscillazioni di Langmuir; Onde trasversali elettromagnetiche; Gli effetti di pressione; Onde in un plasma magnetizzato: propagazione perpendicolare e parallela; La polarizzazione delle onde nel plasma e la rotazione di Faraday; Onde in un plasma con velocità di deriva: instabilità a due fasci. Diagnostica dei plasmi mediante onde.
Derivazione delle equazioni della Magnetoidrodinamica e MHD ideale; il tensore di Reynolds e la diffusione del campo magnetico, le isole magnetiche e la riconnessione magnetica. Condizioni di stabilità delle configurazioni magnetiche. Descrizione delle instabilità MHD: cenni alle Instabilità sausage e instabilità Kink; Trattazione dell'Instabilità di Rayleigh-Taylor per i fluidi e per un plasma;
Applicazioni dei plasmi: Sorgenti, Guaine e processi a plasma.
Prerequisiti
Nessuno
Modalità didattica
Lezioni frontali (6 CFU) tenute in aula, con l'ausilio della lavagna e proiezione di filmati e slides, e tenute da remoto in modalità sincrona e asincrona (registrazione).
Durante il corso vengono anche poposti quesiti, problemi scritti e loro soluzione, e approfondimenti con la partecipazione diretta degli studenti
Due ore di lezione sono dedicate alla presentazione delle road map nazionali e internazionali delle ricerche sui plasmi, e dei gruppi di ricerca che le svolgono e alle opportunità di partecipazione alle scuole estive.
Materiale didattico
Testi di riferimento:
R. Dandy. Introduction to Plasma Physisc
R .J. Goldston, Introduction to Plasma Physics
M. A. Liebermann, Principles of plasma discharges and material processing, Wiley Interscience
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Primo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Esame Orale
Voto in trentesimi: 18-30/30
Domande sugli argomenti del programma svolti incluso un argomento a scelta dello studente
Orario di ricevimento
Su appuntamento da concordare via email to claudia.riccardi@unimib.it
p/o
Ed. U2 - Dipartimento di Fisica, Piazza della Scienza 3 - 3 piano stanza 3014.
Email: claudia.riccardi@unimib.it
Sustainable Development Goals
Aims
Aims
Teaching the principles of plasma physics: relevant thermonuclear fusion issues, astrophysics, ionosphere and plasma applications:
Kinetic and fluid models for plasmas and applications to the study of wave–plasma interaction in natural and laboratory plasmas.
Magnetohydrodynamic (MHD) equations for the analysis of the stability of magnetized plasmas and MHD instabilities in linear and toroidal plasmas.
Overview of descriptive models of plasmas generated for applications (gas-phase and surface-phase kinetics, sheaths, and sources).
Contents
Contents
Fundamentals of plasma physics: kinetic and fluid plasma models, wave-plasma interaction by fluid model and kinetic model, magnetohydrodynamic equations, magneto-hydrodynamic stability and instabilities, magnetic reconnection, introduction to plasma applications (plasma sheaths and sources).
Detailed program
Detailed program
Kinetic and fluid descriptions of plasma: The distribution function;
The Vlasov equation and the kinetic description; Landau damping and electrostatic waves within the kinetic framework. Moments of the distribution function;
Derivation of fluid equations;
Waves in plasmas using the multi-fluid description: Waves in an unmagnetized plasma; Langmuir oscillations; Transverse electromagnetic waves; Pressure effects; Waves in a magnetized plasma: perpendicular and parallel propagation; Wave polarization in plasma and Faraday rotation; Waves in a drifting plasma: two-stream instability. Plasma diagnostics using waves.
Derivation of the Magnetohydrodynamic (MHD) equations and ideal MHD; the Reynolds tensor and magnetic field diffusion, magnetic islands and magnetic reconnection. Stability conditions of magnetic configurations.
Description of MHD instabilities: an overview of sausage and kink instabilities; Treatment of the Rayleigh-Taylor instability in fluids and in plasmas.
Plasma applications: Sources, Sheaths, and Plasma Processes.
Prerequisites
None
Teaching form
Frontal lectures (6 ECTS) held in the classroom using the blackboard and the projection of videos and slides, and also delivered remotely in both synchronous and asynchronous (recorded) modes.
During the course, questions, written problems and their solution, and detailed insights on the topics are also proposed, with the direct participation of the students.
Two hours of lectures are dedicated to presenting the national and international roadmaps for plasma research, the research groups involved, and the opportunities for participating in summer schools.
Textbook and teaching resource
Reference books:
R. Dandy. Introduction to Plasma Physisc
R .J. Goldston, Introduction to Plasma Physics
M. A. Liebermann, Principles of plasma discharges and material processing, Wiley Interscience
Semester
First semester
Assessment method
Oral examination
Mark range: 18–30/30
Questions on the topics covered by the programme plus a subject of the student’s choice
Office hours
On appointment to be arranged by e-mail to claudia.riccardi@unimib.it
p/o
Ed. U2 - Dipartimento di Fisica, Piazza della Scienza 3 - 3 floor, room 3014.
Phone: 0264482314
Email: claudia.riccardi@unimib.it
Sustainable Development Goals
Staff
-
Claudia Riccardi
