Conférence : "La physique des plasmas chauds, révélatrice de mécanique" à Toulouse

Résumé

La physique des plasmas chauds navigue entre physique fondamentale et défis technologiques. Ceux-ci sont à l’origine d’apports fondamentaux, tout spécialement en mécanique rationnelle. Cet exposé en décrira deux aspects : ceux en mécanique hamiltonienne et ceux en mécanique à N corps.

L’étude du confinement magnétique des plasmas thermonucléaires exige le calcul des lignes de champ magnétique. Celui-ci est régi par un principe variationnel semblable à celui de la mécanique rationnelle, d’où une description hamiltonienne des lignes de champ. Ceci permet la traduction « magnétique » de phénomènes mécaniques de base. Réciproquement, des problèmes magnétiques peuvent être abordés par des modèles mécaniques simples, d’où une contribution des physiciens des plasmas à la théorie du chaos hamiltonien. Avec un retour sur la description du chauffage de la couronne solaire.

Qu’elle soit classique ou quantique, la description des systèmes macroscopiques s’est faite jusqu’ici sans continuité par rapport à celle de leurs petites échelles. Par exemple, la description des gaz se fait par l’équation de Boltzmann, et la réduction à la mécanique classique à N corps ne marche pas, alors que celle-ci est la référence ultime pour la description de la physique microscopique classique. La physique des plasmas s’est développée après celle des gaz et a naturellement adopté les concepts cinétiques de la première. Surprise, la mécanique rationnelle peut décrire des aspects non triviaux de la dynamique macroscopique des plasmas, dont l’écrantage de Debye. Le réductionnisme marche en physique des plasmas… et parfois mieux que la théorie cinétique !