Temario-plasmas-2024-I

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FISICA DE PLASMAS
Julio Martinell.
Instituto de Ciencias Nucleares.
Curso optativo de la carrera de Física Semestre: 2024-I
Créditos: Física: 6 (3 horas semanales), 
Programa 
I. Introducción 
1.- Plasmas en la naturaleza.
2.- Apantallamiento de Debye 
3.- Parámetro del plasma. 
4.- Oscilaciones de plasma. 
5.- Conductividad eléctrica de un plasma.
6.- Criterios que debe cumplir un plasma. 
II. Movimiento de partícula independiente 
1.- Orbitas en un campo magnético uniforme. 
2.- Derivas (EXB, grad B , curvatura y de polarización).
3.- Momento magnético. 
4.- Invariantes adiabáticos. 
5.- Fuerza ponderomotriz. 
III. Modelos de plasma 
1.- Modelo cinético. 
2.- Modelo de multifluidos. 
3.- Modelo magnetohidrodinámico (MHD). 
4.- Forma conservativa de las ecuaciones MHD. 
IV. Ondas en Plasmas 
1.- Constante dieléctrica de un plasma sin campo (E = B = 0). 
2.- Ondas de espacio-carga en plasmas calientes sin campo. 
3.- Ondas electrostáticas en plasmas magnetizados. 
4.- Ondas electromagnéticas en plasmas fríos. 
(a) propagación perpendicular a B.
(b) propagación paralela a B. 
5.- Reflexión y transmisión de ondas en un plasmas y sus aplicaciones. 
6.- El tensor dieléctrico de un plasma frío magnetizado. 
V. Difusión y teoría de Transporte 
1.- Difusión y movilidad en plasmas débilmente ionizados. 
2.- Recombinación. 
3.- Difusión a través de un campo magnético. 
4.- Colisiones en plasmas completamente ionizados. 
5.- Ecuación de Fokker-Planck.
6.- Tiempos de relajación.
VI. Equilibrio Magnetohidrodinámico 
1.- Ecuación de equilibrio. 
2.- Principio variacional y estados de equilibrio. 
3.- Ecuación de Grad-Shafranov. 
VII. Estabilidad Magnetohidrodinámica 
1.- Concepto de estabilidad. 
2.- Análisis de modos normales. 
3.- Principio de energía. 
4.- Inestabilidad de intercambio (MHD ideal).
5.- Modos de ruptura (MHD resistiva). 
VIII. Introducción a la teoría cinética 
1.- Ecuación de Vlasov. 
2.- Amortiguamiento de Landau. 
3.- Teoría cinética de ondas e inestabilidades. 
IX. Aplicaciones
1.- Fusión Termonuclear Controlada.
2.- Plasmas espaciales y astrofísicos.
3.- Propulsores, procesamiento de materiales, etc.
Evaluación 
- Tareas (70%) 
- Exámenes parciales (30%) 
- Exposiciones (+1 punto) 
Referencias 
- F. F. Chen, Introduction to Plasma Physics and Controlled Fusion, Plenum Press (1984).
- P.M. Bellan, Fundamentals of Plasma Physics, Cambridge Univ. Press (2006).
- R. J. Goldston y P. H. Rutherford, Introduction to Plasma Physics, Taylor & Francis (1995).
- R. D. Hazeltine y F. L. Waelbroeck, The Framework of Plasma Physics, Perseus Press 
(1998).
- D. A. Gurnett y A. Bhattacharjee, Introduction to Plasma Physics: with space and 
laboratory applications, Cambridge Univ. (2005).
- Sturrock, Plasma physics : An introduction to the theory of astrophysical, geophysical, and 
laboratory plasmas, Cambrige University (1994).
- R. M. Kulsrud, Plasma Physics for Astrophysics, Princeton U. Press (2005).
- K. Miyamoto, Plasma Physics for Nuclear Fusion, MIT Press (1989).
- N. A. Krall y A. W. Trivelpiece, Principles of Plasma Physics, McGraw Hill (1973). 
- D. R. Nicholson, Introduction to Plasma Theory, Wiley (1983). 
- G. Schmidt, Physics of High Temperature Plasmas, Academic Press (1979). 
- T. H. Stix, Waves in Plasmas, American Institute of Physics, (1992). 
Página del curso: http://www.nucleares.unam.mx/~martinel/curso-plasmas24