Questo libro presenta i fondamenti della fisica dei plasmi e guida il lettore nelle dettagliate analisi del comportamento del plasma, sottolineando l'aspetto qualitativo dei processi coinvolti. Dopo aver trattato la teoria delle orbite delle particelle cariche nei campi elettrici e magnetici, si introduce il modello magnetoidrodinamico, che è il modello fluido più utilizzato per descrivere il comportamento macroscopico dei plasmi in presenza di campi esterni, e si affronta il problema dell'equilibrio e della stabilità dei plasmi. Sono riportati poi alcuni cenni sulla teoria cinetica e sono evidenziate le condizioni di validità del modello magnetoidrodinamico. Ampio spazio è dedicato allo studio della propagazione delle onde nei plasmi, sia in assenza sia in presenza di campi magnetici esterni, e sono inoltre illustrati i principali processi di emissione di radiazione da un plasma. Infine si esamina la possibilità, di grande interesse e attualità, di ottenere energia per mezzo di reazioni di fusione nucleare nei plasmi e se ne discutono le problematiche.
Author(s): G. Pucella, E. Segre
Year: 2009
Language: Italian
Pages: 434
Copertina......Page 1
Copyright......Page 2
Indice......Page 5
Prefazione......Page 9
1.1 Gas ionizzati e plasmi......Page 11
1.2 Lunghezza di Debye......Page 14
1.3 Parametro di plasma......Page 16
1.4 Quasi-neutralità dei plasmi......Page 17
1.5 Oscillazioni di plasma......Page 18
2.1 Moto di una particella carica in campi costanti e uniformi......Page 21
2.2 Moto in campi debolmente variabili......Page 27
2.3 Confinamento tra specchi magnetici......Page 34
2.4 Coniinamento in una configurazione toroidale......Page 36
2.5 Traiettorie del centro di guida nel Tokamak......Page 40
2.6 Forza ponderomotrice......Page 46
3.1 Collisioni di due particelle cariche; l’angolo di deflessione......Page 51
3.2 Frequenze di collisione in un plasma......Page 55
3.3 Trasferimento di energia ed equilibrio termodinamico parziale......Page 60
3.4 Resistività elettrica del plasma......Page 62
4.1 Equazioni della magnetoidrodinamica......Page 65
4.2 Densità di forza magnetica......Page 73
4.3 Bilancio della quantità di moto......Page 77
4.4 Bilancio dell’energia......Page 78
4.5 Equilibrio del plasma in un campo magnetico......Page 82
4.6 Diffusione del campo magnetico......Page 83
4.7 Congelamento delle linee di forza magnetiche......Page 84
5.1 Equazioni della magnetoidrostatica......Page 89
5.2 Equilibri force-free......Page 91
5.3 Condizione di Ferraro......Page 98
5.4 Equilibri MHD......Page 102
5.5 Pinch stabilizzato......Page 105
6.1 Metodi per lo studio delle instabilità MHD ideali......Page 113
6.2 Metodo delle perturbazioni......Page 115
6.3 Stabilità dall’analisi dei modi......Page 124
6.4 Stabilità di un pinch......Page 133
6.5 Principio dell’energia per la stabilità MHD......Page 154
6.6 Applicazioni del principio dell’energia......Page 162
6.7 Instabilità di scambio......Page 168
7.1 Equazione di Boltzmann......Page 177
7.2 Descrizione a fluido......Page 186
7.3 Equazioni a un fluido......Page 196
7.4 Modello MHD......Page 204
8.1 Processi di diffusione......Page 211
8.2 Diffusione ambipolare......Page 220
9.1 Onde di Alfvén......Page 225
9.2 Onde magnetoacustiche......Page 229
9.3 Onde di Alfvén con conducibilità elettrica finita......Page 240
10.2 La relazione di dispersione......Page 245
10.3 Modi elettrostatici......Page 250
10.4 Velocità di fase e velocità di gruppo......Page 251
10.5 Onde in un plasma freddo, senza B₀......Page 254
10.6 Onde elettrostatiche in plasmi caldi, senza B₀......Page 257
10.7 Onde in un plasma freddo, con B₀......Page 265
10.8 Propagazione parallela a B₀ in un plasma freddo......Page 275
10.9 Propagazione perpendicolare a B₀ in un plasma freddo......Page 282
10.10 Caratterizzazione delle onde......Page 287
10.11 Effetti termici......Page 293
11.1 Onde elettrostatiche in un plasma non magnetizzato......Page 295
11.2 Smorzamento di Landau......Page 300
11.3 Macchine a specchi......Page 311
11.4 Oscillàzioni ioniche......Page 312
12.1 Processi atomici elementari in un plasma......Page 319
12.2 Radiazione emessa da una carica in moto accelerato......Page 320
12.3 Radiazione di frenamentoz Bremsstrahlung......Page 322
12.4 Radiazione di ciclotrone......Page 327
12.5 Radiazione di ricombinazione......Page 333
12.6 Radiazione di righe......Page 335
12.7 Tiasporto della radiazione......Page 337
13.1 Reazioni di fusione nucleare......Page 341
13.2 lgnizione termonucleare e modo forzato......Page 347
13.3 Trasferimento di energia dalle particelle α al plasma......Page 353
13.4 Burn-np fraction......Page 356
13.5 Fusione termonucleare controllata......Page 357
13.6 Confinamento magnetico......Page 358
13.7 Confinamento inerziale......Page 362
A.1 Espressioni e identità vettoriali......Page 367
A.2 Invarianza del momento magnetico μ......Page 370
A.3 Conservazione di μ come esempio di invariante adiabatico......Page 372
A.4 Moto di una particella carica in campi debolmente variabili......Page 373
A.5 La deflessione nell’urto coulombiano......Page 377
A.6 lnstabilità MHD resistive......Page 381
A.7 Termine di Fokker-Planck e potenziali di Rosenbluth......Page 383
A.8 Chiusura di Chapman-Enskog......Page 390
A.9 Coefficienti di trasporto......Page 393
A.10 Propagazione delle onde in mezzi non omogenei......Page 396
A.11 Onde in prossimità di cutoff e risonanze......Page 401
A.12 Onde Whistler......Page 405
A.13 Rotazione Faraday......Page 411
A.14 Propagazione di onde perpendicolari al campo magnetico......Page 413
A.15 Modelli dello stato di equilibrio di un plasma......Page 416
Libri sulla fisica dei plasmi in generale......Page 419
Riferimenti su argomenti specifici......Page 420
Elenco dei simboli usati......Page 421
Indice analitico......Page 425
