Fundamentals of plasma physics

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Learning outcomes

Fondamenti:

Definizione di plasma elettromagnetico
Lunghezze e tempi caratteristici
Frequenza di plasma
Termodinamica statistica di un plasma
Ruolo delle collisioni, tempo di rilassamento e tempo dinamico
Necessita' di una descrizione microscopica, nonlinearita' e nonlocalita' della dinamica di un plasma
Funzione di distribuzione ed equazione di Vlasov
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 legge di Ohm per plasmi magnetizzati
La descrizione magneto-idrodinamica (MHD) di un plasma
Equilibrio e stabilità. Linearizzazione e analisi ai modi normali
Esempi di propagazione di onde in teoria fluida:
onde longitudinali
onde elettromagnetiche
onde MHD
Principali instabilità nella descrizione MHD

Variabili microscopiche:

Descrizione microscopica (cinetica): proprieta' dell'equazione di Vlasov
Onde di Langmuir in teoria cinetica e risonanza di Landau.
Onde e instabilita' in plasmi anisotropi magnetizzati: descrizione cinetica e limite fluido




Dinamica nonlineare:
Cenni di dinamica non lineare di un plasma: la approssimazione quasilineare e i processi di diffusione anomala
Cenni di teoria della turbolenza in un plasma