Sujet d'examen de Master 2 - Plasmas astrophysiques

Résumé du document

Sujet d'examen de Master 2 - Plasmas astrophysiques



Résumer en quelques lignes les points qui vous paraissent essentiels dans les caractéristiques du mouvement d'une particule chargée dans un champ magnétique :

(a) les caractéristiques de la trajectoire d'une particule de charge, masse au repos,

et énergie données dans un champ magnétique constant,

(b) ce qui est modié si le champ magnétique n'est pas constant,

(c) comment accélérer une particule. Efforcez-vous d'aller à l'essentiel, sans formules détaillées ni démonstrations, avec

clarté et concision (pas plus d'une page).

Extraits

[...] Energie d'ionisation Quelle est l'ordre de grandeur de l'énergie qu'il faut fournir à un atome pour l'ioniser une fois ? Justiez votre réponse. Fig Schéma du nuage de plasma produit par une poussière impactant une sonde spatiale Voyager 2. Ionisation suivant un impact Lorsqu'un grain de poussière heurte la surface d'une sonde spatiale avec une vitesse susante, il est vaporisé et ionisé. Quelle condition nécessaire doit satisfaire l'énergie cinétique par atome de poussière pour que l'impact ionise l'atome (en supposant que l'essentiel de cette énergie sert à ioniser) ? [...]

[...] Comparer la dimension du nuage à sa longueur de Debye. Que représente physiquement ici la longueur de Debye ? 5. Champ électrique A quelle condition le nuage produit-il à l'extérieur un champ électrique signicatif et au bout de combien de temps cela se produit-il ? Calculer un ordre de grandeur de la valeur maximale de ce champ Collisions Evaluer numériquement le libre parcours moyen des électrons pour leurs collisions avec les atomes neutres dans le nuage en fonction du temps. Même question pour les collisions des électrons entre eux. [...]

[...] Examen TC9 : Plasmas astrophysiques (cours N. Meyer)/28 Novembre 2007 - Notes et polys autorisés ; calculettes fortement recommandées. - Les 2 parties peuvent être traitées dans un ordre quelconque ; dans chacune, il est préférable (mais pas toujours indispensable) de traiter les questions dans l'ordre. - Pour chaque question numérotée, le barème est indiqué entre parenthèses, avec un total de 26, l'examen étant noté sur 20. - On trouvera en dernière page des constantes et paramètres éventuellement utiles. I. [...]

[...] Quel est l'ordre de grandeur de l'énergie minimum que doivent avoir des protons venant de l'espace pour ne pas être aectés signicativement par le champ magnétique terrestre quelle que soit leur direction d'arrivée ? Quel trajet suivent les particules arrivant verticalement au dessus des pôles magnétiques ? 4. Structures magnétiques Quelles sont les caractéristiques de la structure de champ magnétique où pourraient être produits des protons d'énergie 1020 eV ? Si la dimension d'une telle structure est d'environ 50 parsecs, quelle est la valeur 1 minimum de son champ magnétique ? Commenter. [...]

[...] Quelles conclusions tirez-vous de ces résultats ? Les collisions jouent-elles un rôle important dans le nuage ? Constantes fondamentales et valeurs numériques éventuellement utiles : charge de l'électron : e = 1.6 10−19 Cb, vitesse de la lumière dans le vide : c = 3. 108 masse de l'électron : me = 9.1 10−31 kg, masse du proton : mp = 1.7 10−27 kg, constante de gravitation G = 6.7 10−11 (unités S.I.), constante de Boltzmann kB = 1.4 10−23 perméabilité du vide 0 = 8.8 µ0 = 4π (unités S.I.). [...]