Fisica del Plasma: Fondamenti e applicazioni astrofisiche by Claudio Chiuderi

By Claudio Chiuderi

L'opera si propone di introdurre i principi fondamentali della Fisica del Plasma, disciplina che trova applicazione sia nel campo del'energetica (Fusione Termonucleare Controllata), sia dell'Astrofisica (oltre il ninety% della materia dell'Universo è sotto forma di plasma). Dopo un capitolo introduttivo, vengono discussi i possibili schemi di descrizione teorica dei plasmi. l. a. parte centrale è dedicata alla discussione della magnetoidrodinamica, con particolare riguardo alla teoria delle onde e delle instabilit� . Vengono infine trattati i problemi della riconnessione magnetica e delle onde d'urto nei plasmi. in keeping with ogni argomento trattato vengono illustrate delle applicazioni di carattere astrofisico. I calcoli vengono sempre svolti esplicitamente in modo da permettere allo studente una piena comprensione delle relative tecniche. Una serie di esercizi permette inoltre los angeles verifica delle competenze acquisite. Il libro è destinato agli studenti dei corsi di Laurea Magistrale e di Dottorato .

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Tuttavia questo non è vero perché in un certo intervallo di tempo vi sono più urti "di testa" che urti "di coda" e quindi si ha un guadagno netto di energia. Questo meccanismo di accelerazione dei raggi cosmici vien detto meccanismo di accelerazione di Fermi del secondo ordine (venne infatti proposto da Fermi nel 1949). Esso non è tuttavia molto efficiente a causa della perdita delle particelle che si trovano nel cono di perdita. Oggi si ritiene che il meccanismo più efficiente sia il cosiddetto meccanismo di accelerazione di Fermi del primo ordine che sfrutta l'accelerazione di particelle sui fronti delle onde d'urto.

Si calcoli poi il periodo per un elettrone ed un protone con energia di un keV a una distanza di R = 2R E . Si confronti questa velocità di deriva con quella dovuta al campo gravitazionale e con la velocità dell' orbita circolare gravitazionale allo stesso raggio. 1. Posto D = eoBz/mc e Dy = eoBy/mc, le equazioni del moto sono: y= i -Di, = Dyi. Derivando rispetto al tempo e trascurando termini contenenti quadrati delle quantità piccole, si ottiene: ... n2· nl 2 X+Jt X=-JtyVII' ... Y +D 2· y = DDyvlI· La soluzione particolare (non oscillante) della prima equazione i =- D' 2 mv c n; = - BI1 (dBy/dz), Jt eo 2 z fornisce la velocità di deriva richiesta.

L'espressione per la deriva da gradiente nel caso considerato si riduce a Ivel = cE 1 cE 3R 2 -B2ldBjdrl = - B R3 eo eo o E ed è diretta verso ovest (est) per protoni (elettroni). 27 106 cm/s. 3 Descrizione cinetica dei plasmi Come già indicato nell'Introduzione, quando il numero delle particelle del sistema diventa grande un buon compromesso tra completezza e praticità nella descrizione di un plasma è quello fornito da un approccio statistico. Una trattazione esauriente della teoria cinetica dei plasmi esula dagli scopi di questo testo.

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