Amortissement Landau
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En physique, l'amortissement Landau, du nom de son découvreur, le physicien russe Lev Davidovich Landau, correspond à un transfert d'énergie entre une onde électromagnétique et des électrons. Cet effet est similaire à l'effet Čerenkov inverse.
Cet effet est en particulier utilisé afin de générer des courants électriques dans des plasmas régnants à l'intérieur de Tokamaks.
[modifier] Interactions onde-particule
L'amortissement Landau est dû à l'échange d'énergie entre une onde de vitesse de phase vph, et une particule dans un plasma dont la vitesse est approximativement égale à vph. Les particules dont la vitesse est légerement inférieure à la vitesse de phase de l'onde vont être accélérée par le champ électrique de l'onde pour atteindre la vitesse de phase. Au contraire, les particules dont la vitesse est légerement supérieure à la vitesse de phase de l'onde vont être décélérée, cédant leur énergie à l'onde.
Dans un plasma non collisionel où les vitesses des particules sont distribuées comme une fonction Maxwellienne, le nombre de particules dont la vitesse est légerement plus faible que la vitesse de phase de l'onde est plus grand que le nombre de particules dont la vitesse est légérement plus grande. Ainsi, il y'a plus de particules qui gagne en énergie provenant de l'onde que de particules qui en cèdent. Par conséquent, l'onde cédant de l'énergie, elle est amortie.
[modifier] Interprétation physique
Une preuve mathématique de l'amortissement Landau pourra être trouvée dans les références. On peut toutefois donner une interprétation simple (bien que non strictement correcte) qui aide à la visualisation du phénomène.
On peut concevoir les oscillations du plasma comme des vagues dans la mer, et les particules comme des surfeurs essayant de se raccrocher au vagues, le tout se déplaçant dans la même direction. Si le surfeur se déplace à la surface de l'eau à une vitesse légérement inférieure à la vitesse des vagues, il va éventuellement être ratrapé par la vague et ainsi gagner en énergie. Au contraire, un surfeur nageant plus vite que la vitesse des vagues va devoir remonter la crête de la vague (cédant ainsi son énergie au prodit de la vague).
[modifier] Bibliographie
- Chen, Francis F. Introduction to Plasma Physics and Controlled Fusion. Second Ed., 1984 Plenum Press, New York.
- Tsurutani, B., and Lakhina, G. Some basic concepts of wave-particle interactions in collisionless plasmas. Reviews of Geophysics 35(4), p.491-502. Download
