Corso " PLASMI C " - Dott. Andrea Macchi

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CORSO "PLASMI C" (Andrea Macchi) 2019

Processi Nonlineari nei Plasmi e Applicazioni

 

Gli studenti interessati al Corso di "Plasmi C" sono invitati a prendere preventivamente contatto col docente (macchi@df.unipi.it).

L'inizio ufficiale del corso è fissato per Lunedì 18 Febbraio 2019 alle ore 16 in aula X1 per la presentazione degli argomenti e la discussione dell'orario e dello svolgimento delle lezioni.

Esame finale: come negli anni passati, si ha l'opzione di realizzare una "tesina" o piccolo progetto da discutere in un seminario, e che può prevedere una parte di calcolo numerico. A seconda degli interessi dei partecipanti il corso può essere orientato su argomenti papabili per tali progetti,

Scopo e programma (adattabile a seconda degli interessi dei partecipanti):

Il corso vuole fornire un'introduzione a varie problematiche della fisica dei plasmi nelle quali la nonlinearità gioca un ruolo fondamentale. I fenomeni esposti variano dai plasmi di scarica a bassa temperatura, con numerosissime applicazioni tecnologiche, all'interazione laser-plasma ad altissima intensità, dove la nonlinearità appare come effetto relativistico. Attraverso la descrizione di vari modelli il corso fornisce al tempo stesso un'introduzione ad alcune tecniche generali di soluzione di problemi nonlineari in Fisica.

Programma indicativo:

Richiami di base di fisica del plasma. Equazioni fluide e loro "chiusura". Onde lineari trasversali e longitudinali. Onde localizzate. Plasmoni di superficie localizzati e propaganti, caratteristiche e generazione, applicazione in plasmonica. Onde elettrostatiche di grande ampiezza e wavebreaking.

Dinamica nonlineare degli ioni: onde ion-acustiche, espansione self-similare di un plasma caldo, criterio di Bohm per la formazione di una sheath stabile, shocks e solitoni in regime non collisionale.

Onde elettromagnetiche di grande ampiezza e ottica relativistica: self-focusing, trasparenza indotta. Forza ponderomotiva e pressione di radiazione. Specchi relativistici. Applicazioni: acceleratori laser-plasma di elettroni e di ioni, generazione di alte armoniche, produzione di impulsi ultrabrevi e superintensi. Instabilità e generazione di campi quasi-statici. Applicazioni alla fusione a confinamento inerziale e all'astrofisica "di laboratorio".

Scariche e dispositivi al plasma, sonde elettrostatiche, applicazioni alla propulsione spaziale.

Principi di simulazione dei plasmi: modello di Dawson, metodi "Vlasov" e "Particle-In-Cell".