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Concept
Amortissement Landau
Résumé
En physique, l’amortissement Landau, du nom de son découvreur, le physicien russe Lev Davidovich Landau, est le phénomène d'amortissement (décroissance exponentielle en fonction du temps) des oscillations longitudinales du champ électrique. Cela correspond à un transfert d'énergie entre une onde électromagnétique et des électrons. On peut y voir l’inverse d'un effet Čerenkov. Ce phénomène empêche le développement de l'instabilité et crée une région de stabilité dans l'espace des paramètres. Il fut ensuite proposé par Lynden-Bell qu'un phénomène similaire avait lieu en dynamique des galaxies, où le gaz d'électrons interagissant à travers les forces électriques est remplacé par un « gaz d'étoiles » interagissant par les forces de gravitation.
Cet effet est en particulier utilisé pour générer des courants électriques dans les plasmas confinés dans les Tokamaks.
L'amortissement Landau est dû à l'échange d'énergie entre une onde de vitesse de phase , et une particule dans un plasma dont la vitesse est approximativement égale à . Les particules dont la vitesse est légèrement inférieure à la vitesse de phase de l'onde vont être accélérées par le champ électrique de l'onde pour atteindre la vitesse de phase. Au contraire, les particules dont la vitesse est légèrement supérieure à la vitesse de phase de l'onde vont être décélérées, cédant leur énergie à l'onde. Ceci est prouvé expérimentalement avec un tube à onde progressive .
Dans un plasma non collisionnel où les vitesses des particules sont distribuées comme une fonction maxwellienne, le nombre de particules dont la vitesse est légèrement plus faible que la vitesse de phase de l'onde est plus grand que le nombre de particules dont la vitesse est légèrement plus grande. Ainsi, il y a plus de particules qui gagnent en énergie provenant de l'onde que de particules qui en cèdent. Par conséquent, l'onde cédant de l'énergie, elle est amortie.
Une preuve mathématique de l'amortissement Landau pourra être trouvée dans les références.
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