MATIÈRE (physique)Plasmas

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Instabilités et turbulence dans les plasmas

La formation de vagues à la surface de l'eau sous l'effet du vent ou le développement de la turbulence dans les écoulements hydrodynamiques à nombre de Reynolds élevé sont des manifestations familières des instabilités et de la turbulence dans les fluides. Les plasmas, qui sont des fluides constitués de particules chargées, peuvent être de même le siège de nombreux phénomènes instables, conduisant éventuellement à une turbulence développée. L'existence d'un grand nombre de types d'ondes dans les plasmas y rend possible des formes très variées d'instabilités et de turbulence. Les instabilités qui se développent dans un plasma sont toujours le résultat d'une situation hors équilibre. Le plasma peut, par exemple, occuper une région de l'espace et chercher à se déplacer vers une autre, plus favorable du point de vue énergétique : c'est le cas des instabilités magnétohydrodynamiques qui affectent le confinement magnétique des plasmas et qui peuvent conduire à des déplacements macroscopiques du plasma dans son ensemble. Plus spécifiques de l'état plasma, les instabilités dites « cinétiques » mettent en jeu l'interaction des ondes se propageant dans le plasma et de groupes de particules, appelées « particules résonantes », dont les vitesses s'accordent avec les vitesses de phase des ondes considérées. L'instabilité se développe alors dans l'espace des vitesses et peut conduire à une modification importante des fonctions de distribution des particules. C'est par exemple le cas des instabilités faisceau-plasma, déclenchées par le passage dans un plasma de faisceaux de particules chargées. Les instabilités et la turbulence qui en résulte tendent à reconstituer des fonctions de distributions maxwelliennes. Enfin, si le plasma est traversé par une onde, en particulier électromagnétique, de grande amplitude, les oscillations des particules chargées au sein de cette onde peuvent donner lieu à l'excitation progressive d'ondes secondaires (deux ou plus) qui pompent l'énergie de l'onde de grand [...]


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États de la matière

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Irving Langmuir et E. D. MacArthur

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Sinclair Lewis, Frank Kellogg, Albert Einstein et Irving Langmuir

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Aurore boréale

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Écrit par :

  • : docteur d'État, directeur de recherche au C.N.R.S.

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Pour citer l’article

Patrick MORA, « MATIÈRE (physique) - Plasmas », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 23 septembre 2020. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/matiere-physique-plasmas/