En chauffant a haute température n'importe quel gaz pour que ses atomes se séparent et les électrons et les noyaux qui les composent se balade librement, on obtient un Plasma
Dans des conditions de pression et de températures normales les élément se trouvent en forment neutre, atomique et moléculaire.
Dans une décharge électrique avec les enseignes de néons, dans les tubes de fluorescence dans les éclairs d'orage, ou dans les chaleurs intenses de la couronne solaire, ou l'absorption d'un rayonnement, l'absorption du photon par un atome peut produire un ion et un électron comme l'ionosphère des planètes, créent des plasmas.
L'état de plasma dépend des grandes variétés de température et de densités leurs propriétés sont assez différentes s'ils sont froid et dense ou chaud et tenus et un rôle déterminant des plasmas est l'existence ou non de collisions dans le milieu.
Dans un gaz ordinaire , les collisions sont les moyens principaux de transmission et d'information. Dans un plasma, les interactions entre particules sont électromagnétiques c'est à dire de très grande portée par rapport au gaz neutre.
Un gaz peu dense est détermine par un champ collectif ce plasma est sans collisions, les plasmas denses se fait par l'étude de l'interaction du champs à deux corps binaire contrôlant la physique du milieu.
suivant la densité du plasma, les particules sont décrites de manière différente, dans le cas le plus simple,les champs sont imposés par l'extérieur il n'y a pas de comportement collectif ni individuel les particules ont le même comportement.
des que les particules interagissent il faut une approche statistique c'est la MHD , si la description du fluide unique n'est pas possible on utilise la statistique et on accède aux propriété moyenne du plasma.
les ondes dans le plasma
Comment interagit une onde radio classique avec un plasma? l'onde ne pourra se propager que si sa fréquence est supérieur à une fréquence caractéristique de la densité du milieu et appelée fréquence plasma, si elle est inférieur il y a réflexion, cette fréquence est une onde de coupure pour les ondes radio comme la coupure radio de l'ionosphère.
Les oscillations du plasma entraîne l'oscillation sur place de l'électron à la fréquence du plasma. La perturbation ne se propage que si le plasma est chaud et si l'agitation thermique lui permet de se propager on a alors une onde de Langmuir.
Les ondes sonores sont des ondes de compression du milieu. Elles n'ont rien avec les ondes électromagnétiques ce qui n'est pas le cas pour le plasma, on les appellent ondes ioniques du au mouvement des électrons. En présence de champs magnétique statique, on obtient trois modes de propagations: l'onde d'alfen qui ne produit pas de compression du milieu et ne modifie pas le module du champ magnétique contrairement aux deux autres ondes compressionnels ou magneto-sonores alors que celle d'Alfen ne produit des torsions des lignes de champs et de courant
C'est onde se retrouve dans le vent solaire.
L'effet landeau est propre aux milieu sans collisions, il n'existe pas dans les gaz ordinaires ou les collisions amortissent les ondes
des particules qui composent ce milieu ont des valeurs statistiques mais certaines ont une vitesse de l'onde qui crée des oscillations de la particule qui peuvent résonner dans un petit puits de potentiel alors il y a possibilité d'échange d'énergie, il y a amortissement de l'onde car l'onde échange de l'énergie dans le milieu
Cette effet est différente des collisions de l'onde sonore dans un gaz, elle se fait sans collision et peuvent chauffer diffuser ou accélérer les particules avec laquelle elles interagissent.
la réaction nucléaire dans les plasmas
Deux noyaux atomiques se repoussent naturellement en raison de l'interaction electrostatique pour éviter cela on utilise le chauffage. Pour que le bilan de la réaction nucléaire de fusion soit positive c'est a dire qu'elle produise plus de chaleur qu'elle a été chauffée au stade de la fusion il faut arriver a maintenir le plasma chaud confiné pendant un temps assez long, donc deux confinement possible, soit un plasma extremment dense pendant un temps assez court c'est le confinement inertiel soit on confine le plasma pendant un temps assez long le confinement magnétique
le confinement magnétique du plasma utilise les propriété bien connue dune particule chargée dans un champs magnétique, celle ci tourne en spirale autour de la ligne de champs magnétique tant qu'elle ne subit pas de collision. Si le champ magnétique n'est pas homogène, la particule peut être réfléchie en un point dit "point miroir" ou le champ est plus important que sur le reste de la ligne de champ. La meilleur géométrie pour obtenir ceci est le Tokomak,toroïdal les lignes de champs sont enroulées dans des tores compose d'clectroaimant et de poloïdal qui circule dans le plasma.
la difficulté est d'atteindre la température de fusion de nombreux chauffage additionnels sont utilisés (injections d'ondes électromagnétiques ou de neutre rapide ) la première étape est le break-even. A ce stade l'énergie de fusion est égale à l'énergie fournie pour atteindre la fusion.