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Remise des prix plasma-René Pellat 2011 et 2012 à deux anciens doctorants du LPP
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Lors de son 12ième congrès qui s’est tenu à Orléans fin Mai, la division Plasmas de la Société Française de Physique (SFP) a procédé à la remise des prix « Plasmas » 2011 et 2012 décernés pour la première fois sous leur nom de Prix René Pellat. Ils ont été attribués à Sedina Tsikata et Nicolas Aunai, tous deux ayant effectué leurs thèses au sein du LPP. Ce prix est décerné depuis 1992 à de jeunes chercheurs ayant réalisé un travail de thèse exemplaire en Physique des Plasmas. Il s’adresse à l’ensemble de la communauté Plasmas (chauds, froids, naturels) et récompense des travaux d’intérêt aussi bien fondamental qu’appliqué. Sedina Tsikata a travaillé sur la physique des propulseurs ioniques avant d’être recrutée par le CNRS au sein du laboratoire ICARE (Orléans), tandis que Nicolas Aunai s’est intéressé aux plasmas naturels, plus particulièrement à la reconnexion magnétique, et au rôle des processus microphysiques sur la description fluide du plasma dans le cas de la magnétosphère terrestre.
La thèse de Nicolas Aunai concerne la reconnexion magnétique et le rôle des processus microphysiques sur la description fluide du plasma.
Nicolas nous décrit son travail : « La reconnexion magnétique est un phénomène plasma important par sa capacité à libérer l’énergie stockée dans le champ magnétique et à briser le théorème du gel. Lorsqu’elle se produit dans un environnement non-collisionnel comme la magnétosphère terrestre, une modélisation cinétique est à priori nécessaire. Cependant la plupart de notre compréhension du phénomène se base sur une interprétation fluide, plus intuitive. Dans quelle mesure ces deux interprétations d’un même phénomène sont-elles reliées ? C’est la problématique sur laquelle cette étude s’est concentrée, dans le cas de la reconnexion antiparallèle et pour la population ionique du plasma.
C’est via l’utilisation d’un code de simulation cinétique que l’on a pu comprendre comment le plasma est accéléré au sein d’un site de reconnexion. L’étude montre en détail comment les particules individuelles sont accélérées (figure 1), et comment le plasma l’est, en tant que fluide (figure 2). Les deux approches, complémentaires, sont reliées entre elles via la compréhension du comportement collectif des particules, qui structure le tenseur de pression, jusqu’alors négligé dans les modèles théoriques. L’accélération du plasma reflète le transfert de l’énergie magnétique vers l’énergie cinétique au cours du processus. Nous avons montré que la majorité de l’énergie magnétique perdue dans la région non idéale entourant le site de reconnexion n’était pas communiquée au plasma sous forme d’énergie cinétique d’ensemble comme communément admis, mais en majorité "perdue" sous forme de chaleur.
Les résultats numériques concernant l’accélération du plasma et le rôle joué par le tenseur de pression ont par la suite permis d’établir de nouvelles contraintes sur l’observation de sites de reconnexion symétriques. Ces prédictions ont été confrontées aux mesures des satellites Cluster et validés par l’analyse de ces données.
Ainsi la prise en compte des processus microphysiques s’avère essentielle à la compréhension de la reconnexion d’un point de vue macroscopique. Elle s’avère également indispensable à la modélisation des environnements au sein desquels la reconnexion se déclenche.
La dernière partie de ce travail fut consacrée à la modélisation théorique des couches de courant asymétriques telles que la magnétopause terrestre. Un modèle théorique a été mis au point et permet, contrairement aux quelques d’études précédentes, de construire des états d’équilibres paramétrables. C’est la première fois qu’un tel modèle fut proposé et validé par une simulation numérique. »
Actuellement Nicolas Aunai effectue un séjour Post-doctoral au Goddard Space Flight Center à Washington, où il poursuit ses travaux de simulation numérique sur la reconnexion, en regardant maintenant plus précisément le rôle des électrons, et en participant activement à la préparation scientifique de la mission MMS (Magnetospheric Multi Scale) de la NASA (4 satellites lancés en 2014), mission pour laquelle le LPP a construit des magnétomètres alternatifs pour la mesures des composantes magnétiques des ondes.
Crédit photos : Alain Roux
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