Målet er at give den studerende forståelse af hvad et plasma er, hvordan det opfører sig, hvilke videnskabelige og industrielle sammenhænge plasmaer indgår i og en forståelse af de plasmaer der indgår i udviklingen af fusionsenergi. Kurset vil give den studerende indsigt i hvordan dynamikken i plasma modellers matematisk, og på basis af simplificerede modeller give den studerende evne til selv at modellere grundliggende plasmafænomener. Tilegnet viden fra dette kursus giver basis for videregående studier af fusionsplasmaer, astrofysiske plasmaer og procesplasmaer, der blandt andet anvendes til nano-strukturering af overflader og en bred vifte af industrielle processer.
Læringsmål:
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
Udlede den kinetiske bevægelsesligning for et plasma fra grundlæggende principper.
Udlede fluidbevægelsesligningerne fra den kinetiske beskrivelse.
Beregne plasmaligevægtstilstande og tilhørende elektriske og magnetiske felter.
Beregne partiklers bevægelser i komplekse elektriske og magnetiske felter.
Forklare hvorledes udtryk for det dielektriske respons af et plasma fremkommer fra diverse plasmabeskrivelser.
Beskrive grundlæggende bølgefænomener i plasmaer.
Redegøre for udvekslingen af energi mellem bølger og partikler.
Vurdere hvilke modeller der bør anvendes i beskrivelsen af et givet plasmafænomen.
Designe opstillinger til indeslutning og generering af plasma.
Deducere informationer om et plasmas tilstand på basis af målinger.
Kursusindhold:
Betingelser for at gas ioniseres helt eller delvist, og danner et plasma. Afskærmning af ladede objekter i plasma og kollektiv opførsel af partikler, der udgør et plasma. Grundlæggende bevægelsesligninger for populationer af ladede partikler i elektromagnetiske felter inklusive selvgenererede felter. Magnetisk indeslutning af plasma og grundlæggende stabilitetskriterier. Kollisioner og diffusion. Fra partikel til kontinuum beskrivelse af plasma. Ensemble-midling og statistisk beskrivelse af plasma ved fordelingsfunktioner. Fra fordelingsfunktioner til fluidbeskrivelser af plasma. Dielektrisk respons af – og grundlæggende bølgefænomener i – koldt plasma. Resonans og total refleksion. Elementære dielektriske effekter i termiske plasmaer, herunder Landaudæmpning og cyklotron resonans. Elementære diagnostiske metoder.
Litteratur::
Paul M. Belan, Fundamentals of Plasma Physics, Cambridge University Press, 2006, ISBN 0-521-82116-9
