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Title: Teoría cinética de inestabilidades paramétricas en plasmas
Authors: Araneda, Jaime, prof. guía
Muñoz Sepúlveda, Patricio A.
Keywords: Teoría Cinética de los Gases
Issue Date: 2011
Publisher: Universidad de Concepción. Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas. Departamento de Física.
Abstract: En la presente tesis se abordara el problema de interacion no lineal onda-onda de inestabilidades parametricas en plasmas, describiendo con modelos cinéticos el decaimiento de una onda de Alfven en el rango de frecuencias ion-ciclotron, circularmente polarizada y de propagacion paralela a lo largo de una campo magnetico estatico de fondo. El sistema a considerar será en primera instancia un plasma electrón-protón en donde, por el rango de frecuencias considerado y la diferencia entre la masa de dichas particulas, los primeros siempre se consideraran como un fluido sin masa. Dicho problema ha sido estudiado analiticamente durante mucho tiempo mediante modelos de fluidos (MHD, ver [Hollweg, 1994]) y cineticos hibridos (con ecuacion de Vlasov, ver [Araneda, 1998]) que incorporan amortiguamiento Landau (para los protones) en direccion longitudinal (al campo magnetico de fondo), logrando identificar que la onda madre (o pump) de Alfven decae en ondas hijas que son inestables para ciertos parámetros, generando asi las tres clasicas inestabilidades llamadas modulacional, de batido (beat) y de decaimiento. Ellas son de suma importancia para entender la fenomenologia relacionada con la propagación de ondas de Alfven en ambientes de plasmas espaciales, tales como la generación de turbulencia en el viento solar. Estas inestabilidades parametricas y su contexto seran discutidas en el capitulo 2 de esta tesis, en donde además se resolverá con modelos conocidos las relaciones de dispersión para poder establer comparaciones con las mejoras posteriores; mientras que las definiciones basicas de física de plasmas y las caracteristicas de ondas de Alfv´en ser´an dadas en el capitulo 1. Es en este contexto que el objetivo principal (y original) de esta tesis es extender los modelos de fluidos y cineticos-hibridos para este plasma electron-proton, incluyendo los efectos del amortiguamiento ion-ciclotron en la direccion transversal (al campo magnetico de fondo), mediante la obtencion de una relacion de dispersion completamente cinetica que describa el decaimiento de la onda de Alfven mencionada. Para ello, se adaptara el metodo desarollado en [Matsuda, 1986] para este rango de frecuencias, esperando identificar nuevos efectos sobre las inestabilidades parametricas mediante una comparacion con los resultados de modelos previos, ademas de establecer los regimenes de parametros en que ellos seran mas importantes. Estos resultados seran validados tambien con simulaciones hibridas, que describen mucho mas fielmente el plasma real que cualquier calculo analitico. Todo este analisis sera realizado en el capitulo 4 de esta tesis. Como complemento a lo anterior, el objetivo secundario sera investigar los efectos de añadir, al plasma anterior, un beam de iones con cierta velocidad relativa respecto a la poblacion de protones, tal como es frecuentemente observado en plasmas del viento solar (ver [Marsch, 2006]). Este sistema sera estudiado, principalmente, con el modelo cinetico-hibrido antes mencionado, tratando de buscar ciertos efectos y fenomenos no hallados en estudios previos sobre el tema. Dichos resultados seran validados tambien con simulaciones hibridas. Todo este estudio sera realizado en el capitulo 3 de esta tesis.
Description: Tesis (Magíster en Ciencias, mención en Física)--Universidad de Concepción, 2011.
URI: http://repositorio.udec.cl/jspui/handle/11594/779
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