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Emplois, stages

Offre de stage

Relaxation non-collisionnelle des distributions électroniques dans le vent solaire

Description Le vent solaire résulte de l'expansion thermique de la couronne solaire dans le milieu interplanétaire. Il s'agit d'un plasma magnétisé, et très peu collisionnel. Les fonctions de distribution en vitesse des particules mesurées dans ce plasma montrent de nombreux écarts à l'équilibre thermodynamique local - mais étant donnée l'absence de processus bien identifiés permettant la relaxation vers l'équilibre, ce ne sont pas tant ces écarts qui sont étonnants, que l'observation d'états finalement assez proches de l'équilibre.

Nous chercherons dans ce stage à caractériser les processus de relaxation des distributions électroniques vers l'équilibre. Pour cela nous partirons d'une équation de Fokker-Planck (EFP) décrivant la compétition entre processus déterministes ayant tendance à éloigner les électrons de l'équilibre, et processus aléatoires ayant tendance à les y ramener. L'idée est d'utiliser les données fournies par différentes sondes, par exemple Solar Orbiter (SO) et Parker Solar Probe (PSP), pour contraindre les caractéristiques du processus responsable de la relaxation.

Ce cadre étant posé, le stage pourra être orienté de manière théorique (par exemple la recherche et l'étude des solutions de l'EFP pouvant être obtenues par décomposition de la fonction de distribution en harmoniques sphériques), numérique (étude numérique des solutions de l'EFP par résolution de l'équation différentielle stochastique équivalente), ou observationnelle (prise en main des données fournies par les instruments électrons de PSP et SO, voire des sonde HELIOS, dans le but d'étudier l'évolution des fonctions de distributions avec la distance au soleil - mais aussi de corréler leur forme à différents autres paramètres caractérisant le plasma).

Ce sujet porte sur une problématique très générale de physique des plasmas astrophysiques. L'identification des processus de relaxation est critique puisqu'ils régulent la thermodynamique hors équilibre de ces plasmas en général très peu collisionnels, en particulier la valeur des coefficients de transport, qui vont conditionner la dynamique des systèmes à grande échelle. Il est probable que dans le cas du vent solaire ce processus soit l'interaction des particules avec les fluctuations magnétiques. Cette étude est l'occasion de le vérifier : ce serait une première, qui pourrait déboucher sur l'étude future des couplages entre thermodynamique des plasmas astrophysiques et turbulence magnétique.
Compétences bases en physique cinétique et thermodynamique
familiarité avec le langage Python souhaitable
Niveau M2
Nom du contact Arnaud Zaslavsky
Email arnaud.zaslavsky@obspm.fr
Téléphone 01 45 07 76 19
Durée 4 à 6 mois
Période

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