O skupině

Čím se zabýváme

• Jevy na hranici dvou oblastí plazmatu.
• Urychlení elektronů elektrickým polem bouřkového oblaku.
• Podpora výuky (tvorba e-learningových aplikací) a popularizace fyziky a astronomie.

Ukázka numerického řešení disperzní relace popisující chování dvousložkového plazmatu v magnetickém poli pro situaci jednoho plazmatického svazku pronikajícího do plazmatického pozadí (terče). Imaginární části větví disperzní relace (červeně) jsou zodpovědné za rozvoj nestabilit v plazmatu a pro různé aplikace je důležitá nejvyšší hodnota imaginární části (koeficient nárůstu nestability).

K čemu to je

Jevy na hranici dvou oblastí plazmatu: Disperzní relace interakce dvou svazků nebo svazku (výtrysku) s pozadím byla řešena v mnoha parciálních situacích. Dosud ale nebyla řešena s obecným magnetickým polem za přítomnosti tepelných jevů a pro obecné frekvence. Interakce svazku s pozadím je snadno škálovatelná a výsledky mohou být využity pro řadu důležitých problémů, například interakci svazku s terčem při fúzi nebo astrofyzikální problematiku.

Urychlení elektronů elektrickým polem bouřkového oblaku: V oblasti bleskového výboje existuje celá řada experimentů - od sledování gama záblesků z bouřkových oblastí, měření rentgenového záření, toků nabitých částic až po fotografování výbojů z horních vrstev bouřkového oblaku směrem vzhůru do ionosféry. Mechanizmus je ale znám jen rámcově. Řešení urychlení s polem mraku je vždy prováděno za předpokladu konstantní srážkové frekvence. Vzájemné působení částic a R vln je důležitou úlohou pro řešení magnetosférických problémů, kde je naměřeno množství zatím ne zcela objasněných dat z družic i pozemských stanic.

Levý obrázek: Grafické rozhraní vyvíjeného programového balíku PIC (Particle in Cells) pro sledování plazmatu. Balík řeší pohyb jednotlivých částic plazmatu a výpočet polí na předem dané mříži. Uživatelské prostředí umožňuje nejenom zobrazení částic a polí, ale i nahrání videa vývoje plazmatu ve výpočetní oblasti.

Pravý obrázek: Ukázka vzniku turbulentních struktur na hranici plazmového vlákna. Výpočet byl prováděn metodou PIC, pole jsou zobrazena metodou LIC (Line Integral Convolution). V označených místech dochází k přepojení (rekonexi) magnetických indukčních čar.

Na čem konkrétně pracujeme

• Analýza disperzní relace v dvousvazkové nestability v obecných konfiguracích za přítomnosti obecně orientovaného magnetického pole.
• Analýza frekvenčího spektra elektronů urychlených bouřkovým oblakem.
• PIC (Particle in cell) simulace nestabilit v plazmatu.
• Relativistický tvar Fokkerovy-Planckovy rovnice a Chandrasekharovy funkce.

Levý obrázek: Ukázka rozložení snímku polární záře do tří barevných kanálů. Nejvíce je patrná zrnitost v červené barvě (vlevo), méně pak v modré barvě (vpravo). V zeleném kanálu (uprostřed) se zrnitost téměř neprojevuje. Snímek byl pořízen 18.9. 2002 v 0:52 SEČ v horách Skjormdalen na diapozitivní materiál Kodak EPL 5075, citlivost 400 ISO. Doba expozice 20 s, clona 2,2. Expedice Aurora.

Pravý obrázek: Vývoj imaginární části disperzní relace v závislosti na cyklotronní frekvenci plazmatického pozadí (terče)

Kdo financuje náš výzkum

SGS12/181/OHK3/3T/13 – Nestability v plazmatu a vzájemná interakce částic s plazmatem

SGS10/266/OHK3/3T/13 – Elektrické výboje, základní výzkum a aplikace

Sdružení Aldebaran Group for Astrophysics

2008-2010: GA AVČR: Simulační výpočty DD fúzní reakce, IAA101210801