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Nicolas Dorville

Doctorant

Equipe "Plasmas Spatiaux"

Coordonnées :

  • Tel :0661780118
  • Adresse e-mail : nicolas.dorville lpp.polytechnique.fr
  • Site : Palaiseau
  • Bureau : 412-1006

Thèse :

  • Université/Etablissement : Ecole Polytechnique
  • Sujet : Etude des couches frontières dans les plasmas : structure et stabilité de la magnétopause
  • Description

Des phénomènes clefs comme le transport du plasma, le chauffage et l’accélération des particules chargées ont lieu aux couches frontières séparant différents plasmas magnétisés. L’étude et la compréhension détaillées de ces frontières est donc critique pour comprendre la physique fondamentale des plasmas.

La magnétopause terrestre est la frontière, a priori étanche, entre le plasma magnétisé du vent solaire et celui de la magnétosphère de la Terre, deux plasmas de températures et densité différentes. D’importants processus de transport et de chauffage/accélération y ont lieu : la reconnexion magnétique et l’instabilité de Kelvin-Helmholtz. On peut se poser la question de la manière dont la transition s’opère, si les deux plasmas s’interpénètrent et sur quelle épaisseur. L’équilibre est en fait largement inconnu, d’autant plus qu’il n’en existe aucun modèle cinétique, même plan et stationnaire. L’utilisation de quatre satellites proches (mission Cluster lancée en 2000 par l’Agence Spatiale Européenne) permet aujourd’hui de mieux démêler, dans les données, les variations spatiales des variations temporelles lors des traversées de magnétopause, mais l’analyse n’en reste pas moins toujours très délicate. En se basant sur les données magnétiques, un paramètre de profondeur pertinent a été trouvé durant le stage de M2, pour localiser le satellite par rapport à la couche, au moins dans les cas de géométries les plus simples. La thèse doit permettre de développer complètement cette méthode, de l’étendre à d’autres données satellites (NASA/Themis) et de l’utiliser systématiquement pour 1) établir un profil typique de magnétopause (via une « epoch analysis ») pour tous les paramètres physiques, y compris la fonction de distribution et les paramètres non triviaux tels que les composantes non diagonales du tenseur de pression et 2) l’étendre à des géométries moins simples, incluant en particulier des possibilités de reconnexion magnétique.

Une partie de la thèse sera consacrée à étudier les conséquences théoriques de ces résultats (avec des allers-retours théorie/ expérience). L’équilibre cinétique de la couche frontière, en particulier, pourra être comparé aux toutes premières solutions théoriques trouvées à l’occasion de la thèse de Nicolas Aunai (Février 2011). Son implémentation dans des codes de simulation numérique hybrides permettra d’étudier de façon plus pertinente que jusqu’à maintenant la stabilité de cet équilibre. On étudiera la façon dont le développement des instabilités linéaires telles que l’instabilité dite « de déchirement » (« tearing ») en dépend, et comment la couche réagit à différents types de forçages vis-à-vis, en particulier, du problème de la reconnexion.

Année précédant la thèse

M2 de Fusion par confinement magnétique, Ecole Polytechnique.


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