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Formation pour doctorants

Description fluide et cinétique des plasmas

Proposée aux doctorants des Ecoles Doctorales:

Astronomie & Astrophysique d’Ile de France

Ondes et Matière

Physique en île de France

Matière, Milieux Réactifs et Méthodes de la Modélisation

Ecole Doctorale de l’Ecole Polytechnique

(liste non limitative)

Objectif :

Les plasmas de l’astrophysique, comme ceux de la physique de laboratoire, sont souvent modélisés par des théories de type "fluide", c’est à dire basées sur des équations qui relient entre eux les paramètres macroscopiques (densité, vitesse fluide, pression, …). C’est le cas en particulier lorsqu’on utilise la MHD (MagnétoHydroDynamique) pour les plasmas magnétisés. La justification de ces modèles simples est assurée lorsque les plasmas sont collisionnels, mais elle est beaucoup plus difficile lorsque ceux-ci sont sans collisions, comme c’est souvent le cas. Les modélisations "cinétiques", qui sont valables dans tous les cas et qui décrivent finement l’évolution de la fonction de distribution des vitesses de particules, sont naturellement beaucoup plus complexes et beaucoup plus coûteuses en temps de calcul, si bien que leur utilisation n’est généralement possible que pour analyser des problèmes locaux à 1 ou 2 dimensions.

Esprit de la formation : La formation proposée n’est pas une formation classique, où l’on apprendrait à écrire les deux types de codes ou à les utiliser pour une application astrophysique particulière. Elle est davantage conçue dans un esprit "recherche" où les participants manipulent les deux types de codes (déjà écrits) sur des exemples élémentaires variés que l’on leur propose, pour acquérir une certaine familiarité avec les possibilités et les limites de chacun. Cette activité de simulation est complétée par quelques cours et un séminaire montrant des résultats de recherche astrophysique où la dualité "fluide-cinétique" se pose de façon cruciale et où on pourra retrouver des équivalents aux problèmes élémentaires étudiés en TP.

Niveau requis : Il n’est pas nécessaire d’avoir un bon niveau en physique des plasmas ni d’avoir déjà fait de la simulation numérique pour suivre la formation. Néanmoins, un certain intérêt pour l’un et de l’autre sont naturellement recommandés pour en tirer un profit plus complet. Dans l’esprit de la formation, les interactions entre participants, même de niveaux hétérogènes, ainsi que les initiatives personnelles, sont aussi essentiels pour bien bénéficier de la semaine que les interactions avec les encadrants.

Enseignants : Gérard Belmont (DR CNRS), Roland Grappin (Astronome), Filippo Pantellini (Astronome-adjoint) Roch Smets (Maître de conférences)

Organisation et planning de la semaine :
Le module aura lieu à l’Observatoire de Meudon du 12 au 16 janvier 2015, au CIAS, dans le "Château".
Plan de l’observatoire.
- lundi : accueil, cours d’introduction, présentation de quelques problèmes exemplaires, présentation des codes numériques et des sujets de travail; TP par binôme
- mardi : cours sur les descriptions fluide et cinétique, TP
- mercredi : séminaire (orateur à préciser), TP le reste de la journée
- jeudi : cours sur les résonances ondes-particules, TP
- vendredi : TP jusqu’à 15h ; à partir de 15h restitution du travail des groupes et conclusion de la semaine

Nota Bene: Les expériences numériques seront faites sur des serveurs locaux. Les étudiants qui ont un ordinateur portable disponible sont invités à l’apporter pour la durée du stage, afin de l’utiliser comme terminal.
On demande aux étudiants qui n’auront pas de portable de le mentionner lors de leur inscription, afin que nous puissions prévoir le nombre de terminaux nécessaires.

Documents :

Introduction à la physique des plasmas (à lire avant de venir !)

Séminaire 2012 (F. Califano, Univ. Pise)

Séminaire 2013 (Ph. Savoini, LPP/UPMC)

[Séminaire 2014 (Nicolas Aunai)]

Cours 1

Cours 2 (vent solaire)

Cours 3 (chocs)

Cours 4 (Instabilités cinétiques et résonances)

Contact :

Roland Grappin,
LPP, Ecole Polytechnique, Palaiseau

email: Roland.Grappin @ lpp.polytechnique.fr
tel. 01 69 33 58 58
Inscription auprès d’Annie Mercier (Secrétariat de la formation post-master de l’ED Astronomie & Astrophysique) :

email : annie.mercier ias.u-psud.fr


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