MATIÈRE (physique)Plasmas
Carte mentale
Élargissez votre recherche dans Universalis
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
2
3
4
5
…
pour nos abonnés,
l’article se compose de 12 pages
Écrit par :
- Patrick MORA : docteur d'État, directeur de recherche au C.N.R.S.
Classification
Autres références
« MATIÈRE, physique » est également traité dans :
MATIÈRE (physique) - Vue d'ensemble
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 des sens du mot, d'abord dans la langue commune, à des matériaux variés, puis, dans […] Lire la suite
MATIÈRE (physique) - États de la matière
D'Aristote à Réaumur, au xviiie siècle, la nature des solides ou des fluides a posé de grandes énigmes aux savants de jadis. Les découvertes de plus en plus fines de la science moderne sur l'organisation des molécules et des liaisons atomiques dans les matériaux ou dans les composés étudiés au laboratoire, comm […] Lire la suite
MATIÈRE (physique) - État solide
La matière se présente principalement sous trois états simples : gazeux, liquide et solide. Ce qui distingue l'état solide des deux autres états est l'incapacité d'une masse solide à épouser la forme du récipient dans lequel on la place ; en revanche, un gaz s'empresse d'envahir tout le volume qu'on lui offre et un liquide prend la forme de la partie du récipient qui le contient. Ce qui caractéris […] Lire la suite
MATIÈRE (physique) - État liquide
La notion de liquide est une notion familière, l'état liquide étant, avec l'état solide et l'état gazeux, l'un des trois états communs de la matière.On peut étudier un liquide comme une phase condensée fluide. Cela signifie que le liquide a une masse spécifique élevée, proche de celle du solide, et qu'il est aisément déformable, au point d'adapter sa forme à celle des récipients dans lesquels il e […] Lire la suite
MATIÈRE (physique) - État gazeux
L'état sous lequel se présente la matière, solide, liquide ou gazeux, dépend des conditions de température et de pression. Suivant l'usage généralement admis, on désigne par gaz tout corps existant dans cet état dans les conditions normales de température et de pression (P0 = 1 atm, T0 = 0 0C), et par vapeur la phase gazeuse d'un corps solide ou liquide dans les mêmes condit […] Lire la suite
MATIÈRE (physique) - Transitions de phase
Les premières transitions de phase observées ont été des changements d'état tels que la fusion de la glace ou la vaporisation de l'eau. Lors d'un changement d'état, le système, au sens de la thermodynamique, se présente comme la réunion de deux sous-systèmes homogènes possédant des propriétés distinctes. On appelle phase chacun de ces sous-systèmes. Plus préci […] Lire la suite
ANTIMATIÈRE
Dans le chapitre « Antimatière en laboratoire » : […] Les particules de l'espace interplanétaire arrivant dans l'atmosphère y subissent des collisions et modifient ainsi l'énergie des particules qu'elles rencontrent. Si leur vitesse est suffisante, elles peuvent créer des paires électron- positon au cours de ces chocs, en libérant leur énergie cinétique. Ce sont les positons créés par ce processus qui ont été observés par Anderson. C'est seulement en […] Lire la suite
ATOME
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 technétium (Tc, Z = 43), le prométhéum (Pm, Z = 61) ainsi que les transuraniens obtenus artificiellement depuis 1940. Les corps simples s […] Lire la suite
BOHR ATOME DE
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 , est titré « Sur la constitution des atomes et des molécules ». Bohr prend pour point de départ la découvert […] Lire la suite
ATOMIQUE PHYSIQUE
La physique atomique est née des expériences effectuées à la fin du xix e siècle qui ont montré que la matière était discontinue et formée d'atomes possédant une structure interne ; celle-ci étant à l'origine des raies observées dans les spectres d'émission et d'absorption du rayonnement par les différents éléments, l'objectif premier de la physique atomique a été de comprendre et d'interpréter […] Lire la suite
Voir aussi
Pour citer l’article
Patrick MORA, « MATIÈRE (physique) - Plasmas », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 29 juin 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/matiere-physique-plasmas/