Plasmafysik

Lärandemål

• Plasmafysik är ett forskningsområde som undersöker hur materia beter sig i joniserad form, där atomer, molekyler och joner påverkas av både elektriska och mekaniska krafter samt gasdynamiska processer. Detta komplexa tillstånd ger upphov till en mängd intressanta fenomen, vilket gör att plasmafysik har kopplingar till många discipliner inom exempelvis fysik, elektroteknik, och strömningsmekanik. Området spelar en avgörande roll inom rymdfysik och fusionsteknik, men också inom industrin där plasmateknik används i bland annat tillverknings- och processindustrin, exempelvis genom plasmabrännare.
• Kunskap och förståelse
• Beskriva grunderna för plasmatillståndet och ge exempel på olika sorters plasma.
• Förklara de parametrar som karakteriserar plasma.
• Visa förståelse för matematiska metoder som kan appliceras för att lösa problem i plasmafysik.
• Visa kunskap om vanliga förenklingar och approximationer, såsom ideal MHD och en- eller flerfluidbeskrivningar av plasma.
• Förklara begreppet kvasineutralitet.
• Förklara teorin om elektromagnetiska vågors utbredning i plasma och diskutera begreppen cutoff och resonans.
• Visa förståelse för plasmavågor och deras dispersionsrelationer, samt polarisering och partikelrörelser.
• Visa förståelse för aktuella forskningsområden och plasmafysikens tillämpningar i jordens närhet, rymden och astrofysikaliska tillämpningar.
• Färdighet och förmåga
• Beskriva och definiera ett plasma samt analysera laddade partiklars rörelser i homogena och inhomogena elektriska och magnetiska fält.
• Definiera begreppet adiabatisk invariant och analysera vågor i kallt plasma.
• Formulera fluidbeskrivning av plasma och tillämpa relevanta approximationer.
• Analysera och modellera plasma som en vätska (MHD) och förstå dess tillämpbarhet.
• Linjärisera ekvationer som beskriver plasma och härleda differentialekvationer för olika typer av vågor, samt deras dispersionsrelationer.
• Analysera plasmaresistivitet och diffusion.
• Analysera instabiliteter i plasma.
• Göra uppskattningar av olika plasmaparametrar i olika situationer.
• Värderingsförmåga och förhållningssätt
• Beskriva plasmafysikens roll inom rymdvetenskap och rymdteknik.
• Diskutera tekniska tillämpningar av plasma i industrin, inklusive produktion och diagnostik av plasma i laboratoriemiljöer.
• Visa ökad erfarenhet av ingenjörsmässiga bedömningar och analytiska metoder, samt förmåga att identifiera och formulera problemställningar.
• Diskutera plasmafysikens betydelse för olika områden som jordens atmosfär, interstellära rymden och astrofysikaliska system.