Scheda programma d'esame
PLASMA PHYSICS
FRANCESCO CALIFANO
Academic year2023/24
CoursePHYSICS
Code353BB
Credits9
PeriodSemester 1
LanguageEnglish

ModulesAreaTypeHoursTeacher(s)
FISICA DEI PLASMIFIS/03LEZIONI54
FRANCESCO CALIFANO unimap
Obiettivi di apprendimento
Learning outcomes
Conoscenze

Acquisire le basi fisiche della teoria dei plasmi e delle differenze e analogie rispetto ai fluidi. 

Knowledge

Acquire the physical basis of plasma theory and of the differences and analogies with respect to fluids.

Modalità di verifica delle conoscenze

Valutazione:

Lo studente sarà valutato sulla sua capacità di discutere i contenuti del corso utilizzando la terminologia appropriata. Durante l'esame orale lo studente deve essere in grado di dimostrare le proprie conoscenze del materiale del corso e di saper discutere gli argomenti con linguaggio appropriato e rigore.

Metodi:

     Esame orale finale e presentazione di un seminario concordato con il docente

 

Assessment criteria of knowledge

Criteria:

The student will be assessed on his/her demonstrated ability to discuss the main course contents using the appropriate terminology. During the oral exam the student must be able to demonstrate his/her knowledge of the course material and be able to discuss the reading matter thoughtfully and with propriety of expression.

Methods:

  • Final oral exam and seminar agreed with the teacher
Prerequisiti (conoscenze iniziali)

Laurea triennale

Prerequisites

Batchelor

Indicazioni metodologiche

Lezioni frontali

Attività di apprendimento:

  • presenza alle lezioni
  • partecipazione ai seminari
  • studio individuale

Presenza: Obbligatoria

Metodi di insegnamento:

  • Lezioni
  • Lezione/Seminario
Teaching methods

Delivery: face to face

Learning activities:

  • attending lectures
  • participation in seminar
  • individual study

Attendance: Mandatory

Teaching methods:

  • Lectures
  • Lecture/Seminar
Programma (contenuti dell'insegnamento)

Fondamenti:

Definizione di plasma; Lunghezze e tempi caratteristici; Frequenza di plasma

Termodinamica statistica di un plasma

Ruolo delle collisioni, tempo di rilassamento e tempo dinamico

Variabili microscopiche:

Necessita' di una descrizione microscopica, nonlinearita' e nonlocalita' della dinamica di un plasma

Funzione di distribuzione ed equazione di Vlasov; Onde di Langmuir e risonanza di Landau

Teoria fenomenologica della turbolenza nei fluidi; Cenni alla turbolenza nei plasmi.

Variabili macroscopiche:

Equazioni dei momenti: modello a due fluidi e a singolo fluido

La descrizione magnetoidrodinamica (MHD) di un plasma

La legge di Ohm per plasmi magnetizzati; il teorema di congelamento

Equilibrio e stabilità. Linearizzazione e analisi ai modi normali

Propagazione di onde:

   onde longitudinali; onde elettromagnetiche; onde MHD

Smorzamento di Landau, intrappolamento

La riconnessione magnetica

Principali instabilità nella descrizione MHD

Cenni alla teoria della turbolenza

 

Applicazioni:

Fisica dello spazio, fusione magnetica

 

Syllabus

Fundamentals:

Definition of a plasma; Characteristic scale lenghts and times; Plasma frequency

Statistical thermodynamics of a plasma

Role of collisions, relaxation time and dynamics time

Microscopic Variables:

Distribution function and Vlasov equation; Langmuir waves and Landau resonance

Phenomenological theory of turbulence in fluids; Hints about turbulence in plasmas.

Macroscopic Variables:

Moment Equation: Two fluid and single fluid model

The magnetoidrodynamic description (MHD) of a plasma

Ohm's Law for Magnetized Plasmas; The frozen-in theorem

Equilibrium and stability. Linearization and normal modes analysis

Wave propagation:

   
Longitudinal waves; electromagnetic waves; MHD waves

Landau damping, trapping

Magnetic reconnection

Main instabilities in the MHD description

Brief introduction to plasma turbulence

Applications:

Space plasmas, magnetic fusion.

Bibliografia e materiale didattico

Krall A, W.Trivelpiece; Principles of Plasma Physics, McGraw-Hill, 1973;

G. Pucella, S. Segre, Fisica dei Plasmi, Zanichelli 2009

Boyd and Sanderson, The Physics of Plasmas, Cambridge

D.R.Nicholson, Introduction to Plasma Theory Krieger Publ.Co

Bibliography

SUGGESTED TEXT:

Krall and A.W.Trivelpiece, Principles of Plasma Physics, McGraw-Hill, New and St. Louis, 1973;

G. Pucella, S. Segre, Fisica dei Plasmi, Zanichelli, 2009;

Boyd and Sanderson, The Physics of Plasmas, Cambridge

D.R.Nicholson, Introduction to Plasma Theory, Krieger Publ.Co., 1991.

Indicazioni per non frequentanti

Guardare con attenzione il registro delle lezioni. Contattare il docente.

Non-attending students info

Watch the lesson register carefully. Contact the teacher.

Modalità d'esame

Orale (colloquio tra il candidato e il docente in forma di domanda/risposta e esercizi alla lavagna sui vari argomenti trattati nel corso) + seminario concordato con il docente su un argomento non trattato nel corso ma attinente al corso (materiale da trovare con ricerca in biblioteca, sul web o su consiglio del docente). Per il programma di esame vedi registro delle lezioni.

Assessment methods

Oral (interview between the candidate and the teacher in the form of a question / answer and exercises on the blackboard on the various topics covered in the course) + seminar agreed with the teacher on a topic not covered in the course but relevant to the course (material to be found with research in library, on the web or on the advice of the teacher). For the exam program see the lessons register.

Altri riferimenti web

http://www.plasapar.com/en/summer-school-2017

Additional web pages

http://www.plasapar.com/en/summer-school-2017

Updated: 25/07/2023 10:37