Утверждена на Ученом Совете НИИЯФ и ОЯФ
протокол N 8 от 28.09.2001

ПРОГРАММА-МИНИМУМ

кандидатского минимума по специальности
01.04.08- Физика плазмы

Общие свойства плазмы.

Понятие плазмы, квазинейтральность, плазменные колебания и ленгмюровская частота, дебаевское экранирование, степень ионизации. Идеальная и неидеальная плазма. Квантовая (вырожденная) и классическая (невырожденная) плазма. Равновесная и неравновесная плазма. Локальное термодинамическое равновесие. Формула Саха.

Движение заряженных частиц в плазме.

Движение заряженных частиц в однородных электрическом и магнитном полях. Пространственно неоднородные поля. Дрейфовое движение. Продольный и поперечный адиабатические инварианты. Замагниченность плазмы. Магнитные ловушки. Токамак и стелларатор. Радиационные пояса Земли.

Гидродинамика плазмы.

Уравнения гидродинамического приближения. Ударные волны в плазме, скачок уплотнения, релаксационный слой. Основные уравнения магнитной гидродинамики. Диффузия магнитного поля в плазму. Вмороженное поле. Волны Альфвена. Двухжидкостное приближение. Равновесие плазмы в магнитном поле. Z-пинч. Гидродинамические неустойчивости горячей плазмы.

Колебания и волны в плазме.

Основные типы колебаний и волн в плазме: ленгмюровские электронные и ионные, ионнозвуковые, магнитно-звуковые. Фазовая и групповая скорости плазменных волн. Движение электронов в высокочастотном переменном электрическом поле. Комплексные диэлектрическая проницаемость и проводимость плазмы. Распространение электромагнитных волн в плазме. Раскачка плазменных колебаний электронным пучком и затухание Ландау.

Элементарные процессы в плазме.

Упругие и неупругие столкновения электронов с ионами и атомами. Образование и гибель заряженных частиц в плазме. Ионизация электронным ударом, тройная и диссоциативная рекомбинация, прилипание, перезарядка, ионизация Пеннинга. VV- и VT-процессы. Формула Ландау - Теллера.

Радиационные процессы в плазме.

Элементарные радиационные процессы, тормозное и рекомбинационное излучение, излучение спектральных линий, допплеровское и столкновительное уширение линий. Поглощение электромагнитного излучения в плазме. Формулы Крамерса и Крамерса-Унзольда. Одноквантовая и многоквантовая фотоионизация атомов. Теория Келдыша. Многофотонный вынужденный тормозной эффект. Теория Бункина -Федорова. Перенос излучения в плазме. Уравнение Бибермана- Холстейна. Приближение лучистой теплопроводности. Лазерный термоядерный синтез.

Кинетическая теория плазмы.

Одночастичная функция распределения электронов по скоростям. Уравнение Больцмана. Приближение самосогласованного поля. Уравнение Власова. Время масвеллизации, скорость выравнивания температур различных компонент плазмы. Явления переноса в плазме. Проводимость. Электронная и ионная теплопроводность плазмы. Проводимость полностью ионизованной плазмы. Формула Спитцера. Диффузия заряженных частиц в плазме. Амбиполярная диффузия. Уравнение Больцмана для функции распределения электронов в слабоионизованной плазме в двучленном приближении. Интегралы упругих и неупругих столкновений. Распределения Максвелла, Маргенау и Дрювестейна. Квантовое кинетическое уравнение для энергетического спектра электронов в лазерной плазме.

Физика газового разряда.

Пробой газа и зажигание самостоятельного разряда. Критерий Таусенда. Тлеющий разряд, его структура, катодный и анодный слои, положительный столб. Контракция разряда. Электрическая дуга. Особенности несамостоятельного разряда. Неустойчивости, развивающиеся в объеме и из приэлектродных областей самостоятельного и несамостоятельного разрядов. Высокочастотный и СВЧ-разряды. Оптические разряды. Химические реакции в низкотемпературной плазме газового разряда. Использование газового разряда для накачки рабочей среды газовых лазеров. Особенности газового разряда низкого давления. Эффекты пространственной нелокальности и временной нестационарности энергетического спектра электронов. Использование газового разряда в плазмохимических реакторах.

Распространение разрядов.

Дозвуковой и сверхзвуковой режимы распространения и аналогия с процессом химического горения. Световая детонация. Радиационный режим.

Диагностика плазмы.

Зондовые методы. СВЧ диагностика. Интерферометрия плазмы. Оптические методы: актинометрия, лазерно-индуцированная флуоресценция, активная спектроскопия комбинационного рассеяния.

Литература.

1. Ю.П.Райзер Физика газового разряда, М.: Наука, 1987
2. В.Е.Голант, А.П.Жилинский, И.Е.Сахаров Введение в физику плазмы, М.: Атомиздат, 1977
3. Б.М.Смирнов Введение в физику плазмы, М.: Наука, 1982
4. Д.А.Франк-Каменецкий Лекции по физике плазмы, М.: Атомиздат, 1968
5. Б.М.Смирнов Физика слабоионизованного газа, М.: Наука, 1978
6. Е.П.Велихов, Ю.К.Земцов Введение в физику плазмы, М.: МГУ, 1977
7. Л.А.Арцимович Управляемые термоядерные реакции, М.: Физматгиз, 1963
8. И.Мак-Даниель Процессы столкновений в ионизованных газах, М.: Мир, 1968
9. В.А.Квливидзе, С.С.Красильников Физика атомных столкновений, М.: МГУ, 1985
10. Я.Б.Зельдович, Ю.П.Райзер Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений, М.: Флзматгиз, 1966
11. В.Л.Гинзбург Распространение электромагнитных волн в плазме, М.: Наука,1967
12. А.В.Гуревич, А.В.Шварцбург Нелинейная теория распространения радиоволн в ионосфере, М.: Наука, 1973
13. Е.П.Велихов, А.С.Ковалев, А.Т.Рахимов Физические явления в газоразрядной плазме, М.: Наука, 1987
14. Ю.П.Райзер Лазерная искра и распространение разрядов, М.: Наука, 1974
15. М.В.Федоров Электрон в сильном световом поле. М.: Наука, 1991
16. Н.И.Коротеев, И.Л.Шумай Физика мощного лазерного излучения. М.: Наука, 1991