Plans d'accès
Webmail
Accueil > A propos du LPP > Communication > Actualités archivées > 2023 > Gaetan Gauthier a soutenu sa thèse "Étude de structures électroniques non-linéaires dans la magnétosphère et le vent solaire : théorie et simulations"
Gaetan Gauthier a soutenu sa thèse "Étude de structures électroniques non-linéaires dans la magnétosphère et le vent solaire : théorie et simulations"
Toutes les versions de cet article : [English] [français]
Le 21 décembre 2023, Gaëtan Gauthier a soutenu sa thèse "Étude de structures électroniques non-linéaires dans la magnétosphère et le vent solaire : théorie et simulations".
Résumé :
Au cours de cette thèse, nous avons fait une étude en deux parties distinctes avec un point commun : l’instabilité de faisceau-plasma (ou « bump-on-tail » en anglais). Dans un premier temps, nous avons étudié les émissions d’ondes électromagnétiques à la fréquence plasma et sa première harmonique dans le contexte héliosphé- rique. Notre étude a été essentiellement numérique et basée sur des simulations (Smilei) massivement parallèles « Particle-In-Cell » (PIC) 2D3V générant des ondes électrostatiques puis électromagnétiques par relaxation d’un faisceau d’électrons à l’origine des sursauts radio de type III qui se propagent dans le plasma du vent solaire. En généralisant les études précédentes, les caractéristiques physiques et numériques de nos simulations nous ont permis d’étudier les modes principaux des ondes associées à ces émissions générées par un couplage non-linéaire. Par un choix de paramètres, nous avons montré que le bruit numérique (inhérent aux codes PIC) pouvait être suffisamment réduit pour nous permettre de modéliser les fluctuations de densité observées dans le vent solaire. Ce qui est une condition permettant de montrer que ces fluctuations, bien que très faibles, peuvent modifier les caractéristiques des émissions.
Dans un second temps, nous nous sommes intéressés à des structures cinétiques non-linéaires appelées « trou d’électron dans l’espace des phases » (ou EH en abrégé) observées dans de nombreuses régions de la magnétosphère. Notre étude a été menée suivant deux approches : (i) Une étude théorique basée sur la méthode intégrale BGK (pour Bernstein-Greene-Kruskal) permettant de déterminer les distributions des particules (électrons et ions) as- sociées à ces EHs, ainsi que leurs conditions d’existence. Nous avons ainsi développé un modèle 3D de symétrie de révolution autour du champ magnétique ambiant, qui tient compte à la fois de la dérive de polarisation des électrons et d’une description plus réaliste des conditions aux limites du plasma avec l’introduction de la vitesse de l’EH par rapport au plasma ambiant. Ce modèle nous a permis de caractériser le rapport entre échelles parallèle et perpendiculaire des EHs dans les différentes régions de la magnétosphère ainsi que certaines restrictions sur leurs conditions d’existence. (ii) La seconde approche est une étude numérique PIC permettant de générer ces EHs avec des conditions initiales réalistes et de les comparer aux observations spatiales in situ. Grâce à une étude paramé- trique, nous avons montré que les conditions du milieu (champ magnétique ambiant, densité du faisceau) impactent leur génération et leur nature (quasi-électrostatique ou avec une composante de champ magnétique interne). Cette étude numérique qualitative et quantitative a notamment permis de préciser certains paramètres comme la densité du faisceau encore difficilement accessible aux mesures des missions spatiales, ainsi que d’autres caractéristiques fondamentales des EHs telles que leur vitesse de propagation ou encore la conservation et la conversion d’énergie en leur sein.
Jury :
• Olga Alexandrova (Lesia), examinatrice ;
• Andréa Ciardi (Lerma), examinateur ;
• Vincent Génot (Irap), rapporteur ;
• Pierre Henri (Lagrange), rapporteur ;
• Chadi Salem (Ssl Berkeley), examinateur ;
• Philippe Savoini (Lpp), directeur de thèse ;
• Olivier Le Contel (Lpp), invité (co-directeur) ;
• Thomas Chust (Lpp), invité (co-directeur)
Dans la même rubrique :
- 1ère Journée scientifique HelioSwarm France (LPP, 5 mai 2023, Paris)
- Le LPP au congrès général des 150 ans de la Société Française de Physique
- Intrication entre reconnexion magnétique et turbulence dans les plasmas astrophysiques
- Ondulations à la surface du choc terrestre lorsque le vent solaire souffle à forts nombres de Mach
- Journée à la mémoire de Nicole Cornilleau le 25 septembre
- Vincent David a soutenu sa thèse "Multiscale solar wind turbulence : from theory to observations"
- Pauline Simon a soutenu sa thèse "D’une pression isotrope à l’anisotropie de pression dans les plasmas spatiaux turbulents : Investigation analytique, numérique et observationnelle"
- Collaboration interdisciplinaire autour de la turbulence d’ondes
- BepiColombo/Mio détecte les premières ondes électromagnétiques haute fréquence dans l’environnement plasma de Mercure
- Le champ magnétique solaire vu en stéréo
- Fête de la Science 2023
- Des chercheurs du LPP ont participé à deux ouvrages pour mieux faire connaître la physique
- Pierre Morel a soutenu son HDR « Contribution à l’étude des instabilités, de la turbulence, et du transport, dans les plasmas magnétisés »
- COMHET : une nouvelle étape dans la collaboration LPP/SAFRAN sur les propulseurs électriques
- Jean-Paul Booth reçoit le prix Nishizawa 2023
- Chen Xing a soutenu sa thèse sur le rôle de la reconnexion magnétique dans l’évolution des tubes de flux magnétique des éruptions solaires
- Sae Aizawa a été recrutée comme chargée de recherche CNRS au LPP
- Tarek Ben Slimane a soutenu sa thèse "Investigation of the Optical Emission of Hall Effect Thrusters using Collisional Radiative Models, PIC Simulations, and Machine Learning"
- Edmond Baratte a soutenu sa thèse "An experimental and numerical investigation of fundamental mechanisms in CO2-CH4 plasmas"
- Nomination de Catherine Krafft comme Membre Sénior de l’Institut Universitaire de France (IUF)
