MATIÈRE (physique) Plasmas
- 1. Historique et premiers concepts
- 2. Propriétés et classification des plasmas
- 3. Description mathématique des plasmas
- 4. Plasmas et rayonnement
- 5. Plasmas magnétisés
- 6. Propagation d'ondes dans les plasmas
- 7. Instabilités et turbulence dans les plasmas
- 8. Plasmas de l'environnement terrestre
- 9. Réactions nucléaires dans les plasmas
- 10. Applications des plasmas chauds
- 11. Plasmas froids et applications industrielles
- 12. Diagnostics des plasmas
- 13. Modélisation numérique
- 14. Perspectives
- 15. Bibliographie
Plasmas magnétisés
Tout champ magnétique dans lequel se trouve plongé le plasma tend à incurver les trajectoires des particules chargées, qui s'enroulent autour du champ avec une vitesse angulaire appelée fréquence cyclotron, ωb = qB/m, où q et m sont respectivement la charge électrique (en module) et la masse de la particule. Les électrons et les ions tournent en sens opposés, avec un rayon de giration noté rL et appelé rayon de Larmor, égal au rapport entre la composante v⊥ de la vitesse, composante perpendiculaire à la direction du champ magnétique, et la fréquence cyclotron, soit rL = v⊥/ωb. Compte tenu des masses respectives, les ions ont un rayon de Larmor bien supérieur à celui des électrons. Si le plasma est également le siège d'un champ électrique E (ou de toute inhomogénéité caractérisée par une direction n), les particules chargées tendent à dériver suivant la direction perpendiculaire à la fois à B et à E (ou n). Ainsi, la vitesse de dérive électrique vaut (pour E < B) v = E × B/B2, indépendamment de la charge et de la masse de la particule. Si le champ magnétique varie le long d'une ligne de champ (on désigne ainsi les lignes fictives qui épousent localement la direction du champ magnétique, encore appelées lignes de force), le mouvement hélicoïdal est modifié de telle façon que le moment magnétique associé au mouvement circulaire de la particule, μ = 1/2 (mv⊥2/B) reste approximativement conservé, si toutefois la particule ne subit pas de collision.
Les champs électrique et magnétique gouvernent les trajectoires des particules chargées. En retour, l'évolution de ces champs est déterminée par les charges et les courants portés par ces particules. L'évolution des plasmas magnétisés peut être décrite par les équations de la magnétohydrodynamique. Celles-ci permettent, par exemple, de montrer qu'en l'absence de collisions les lignes de force du champ magnétique sont emmenées par les électrons du plasma en écoulement. On dit que le champ magnétique est gelé dans le fluide électronique. En présence de collisions, le champ magnétique tend à diffuser spatialement, et ainsi à résister à l'entraînement par le plasma.
- 1. Historique et premiers concepts
- 2. Propriétés et classification des plasmas
- 3. Description mathématique des plasmas
- 4. Plasmas et rayonnement
- 5. Plasmas magnétisés
- 6. Propagation d'ondes dans les plasmas
- 7. Instabilités et turbulence dans les plasmas
- 8. Plasmas de l'environnement terrestre
- 9. Réactions nucléaires dans les plasmas
- 10. Applications des plasmas chauds
- 11. Plasmas froids et applications industrielles
- 12. Diagnostics des plasmas
- 13. Modélisation numérique
- 14. Perspectives
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Écrit par
- Patrick MORA : docteur d'État, directeur de recherche au C.N.R.S.
Classification
Pour citer cet article
Patrick MORA. MATIÈRE (physique) - Plasmas [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )
Médias
États de la matière
Encyclopædia Universalis France
Irving Langmuir et E. D. MacArthur
Encyclopaedia Britannica, Inc
Sinclair Lewis, Frank Kellogg, Albert Einstein et Irving Langmuir
Hulton-Deutsch/ Corbis Historical/ Getty Images
Autres références
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ÉTAT DE LA MATIÈRE, notion d'
- Écrit par Bernard PIRE
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L'expérience quotidienne permet à chacun d'appréhender la notion d'état de la matière (parfois appelé phase) et celle de transition de phase qui lui est étroitement liée. L'exemple typique est celui des trois états si différents que prend l'eau lorsque sa température varie : à partir de 0 ...
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MATIÈRE, notion de
- Écrit par Jean-Marc LÉVY-LEBLOND
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Le mot « matière » cache sous sa généralité abstraite une origine concrète fort éclairante. En latin archaïque, materia appartient à la langue rustique et désigne la substance dont est fait le tronc de l'arbre, en tant qu'elle est productrice (de branches, de feuilles). L'élargissement successif...
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PARTICULES ÉLÉMENTAIRES
- Écrit par Maurice JACOB, Bernard PIRE
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- 12 médias
Les physiciens poursuivent l'étude de la structure de la matière dans le but de trouver plus d'unité et de simplicité dans un monde qui nous frappe par sa diversité et son apparente complexité. N'est-il pas remarquable de pouvoir ramener la variété quasi infinie des objets qui nous entourent...
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ANTIMATIÈRE
- Écrit par Bernard PIRE, Jean-Marc RICHARD
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...associé est bâti avec les antiquarks correspondants. Les mésons résultent de la liaison d'un quark et d'un antiquark. Dans cette description moderne, la matière est constituée par trois « générations » de quarks et de leptons, le nombre trois a été établi par les expériences du C.E.R.N. (laboratoire européen... -
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- Écrit par José LEITE LOPES
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L'atome est le terme ultime de la division de la matière dans lequel les éléments chimiques conservent leur individualité. C'est la plus petite particule d'un élément qui existe à l'état libre ou combiné. On connaît 90 éléments naturels auxquels s'ajoutent le ...
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- Écrit par Bernard PIRE
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Deux ans après avoir soutenu sa thèse sur la théorie électronique des métaux, le physicien danois Niels Bohr (1885-1962) écrit en 1913 trois articles fondamentaux qui révolutionnent la compréhension de la structure de la matière. Le premier, paru le 5 avril dans le Philosophical Magazine...
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Voir aussi
- ONDE ou RAYONNEMENT ÉLECTROMAGNÉTIQUE
- IONS
- DISPERSION, physique
- PROPAGATION DES ONDES
- CHAMP ÉLECTRIQUE
- CHAMP MAGNÉTIQUE
- IONISATION
- ÉTATS DE LA MATIÈRE
- ÉMISSION, physique
- VITESSE
- CONFINEMENT INERTIEL
- COLLISION, physique
- DENSITÉ
- ÉQUILIBRE THERMODYNAMIQUE
- DISTRIBUTION FONCTION DE
- DÉCHARGE ÉLECTRIQUE
- MAXWELL-BOLTZMANN DISTRIBUTION DE
- GAZ PARFAITS LOI DES
- PLASMAS
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- SAHA ÉQUATION DE
- OSCILLATION DE PLASMA
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- BREMSSTRAHLUNG ou RAYONNEMENT DE FREINAGE
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- PLASMAS CINÉTIQUES
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- FUSION NUCLÉAIRE
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