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  Plasmas
Identification de processus non-linéaires dans les plasmas spatiaux
Laboratoire de Physique et Chimie de l'Environnement
3A av. de la Recherche Scientifique, 45071 Orléans
Nous étudions differents types de turbulence dans les plasmas spatiaux en essayant de maintenir autant que possible la connexion entre modèles théoriques et méthodes d'analyse. Parmi les études récentes et en cours,
- propriétés fractales de la turbulence au voisinage de l'onde de choc terrestre et mise en évidence des limitations de ce genre d'analyse pour le problème considéré
- interactions à 4 ondes (instabilités de décomposition en cascade ou de type modulationnel). Synchronisation chaotique comme transition possible entre interactions à 3 et à 4 ondes
- instabilité maser cyclotron relativiste pour la génération du rayonnement kilométrique auroral
- détection d'interactions ondes-particules dans l'ionosphère polaire, et mécanismes de structuration du plasma à differentes échelles
- identification des échelles charactéristiques dans les plasmas spatiaux.

Chercheurs et thèmes principaux
Vladimir Krasnosel'skikh : ondes de choc dans les plasmas non-collisionnels, turbulences plasma forte et faible, accélération de particules
Bertrand Lefebvre (thésard) : interactions onde-onde
François Lefeuvre, Arnaud Masson (thésard) : analyse statistique de la turbulence par spectres d'ordre supérieur, ondelettes, transferts d'énergie
Jean-Louis Pinçon : structures solitaires dans l'ionosphère, analyse multipoints de la turbulence
Collaboration avec Thierry Dudok de Wit (CPT, Marseille).

Publications :
T. Dudok de Wit and V. Krasnosel'skikh, Non-Gaussian statistics in space plasma turbulence: fractal properties and pitfalls, Nonlinear Processes in Geophysics, 3, 262-273 (1996).
V. Krasnosel'skikh, B. Lefebvre, T. Dudok de Wit, D. Mourenas, Synchronization versus stochastization of phases in four-wave interaction, to appear in Physica Scripta (1997).
A. Masson, Z.Y. Zhao, F. Lefeuvre, D. Lagoutte and J.L. Rauch, On the involvement of Schumann resonances in high latitudes plasma structuring, submitted to J. Geophys. Res.
J.L. Pinçon, P.M. Kintner, P.W. Schuck, and C.E. Seyler, Observation and analysis of lower hybrid solitary structures as rotating eigenmodes, J. Geophys. Res., 102(A8), 17283-17296 (1997).

Adresses :
Vladimir Krasnosel'skikh : tel. 02.38.25.52.75, vkrasnos@cnrs-orleans.fr
Bertrand Lefebvre : tel. 02.38.25.52.75, lefebvre@cnrs-orleans.fr
François Lefeuvre : tel. 02.38.25.52.84, lefeuvre@cnrs-orleans.fr
Arnaud Masson : tel. 02.38.25.52.65, masson@cnrs-orleans.fr
Jean-Louis Pinçon : tel. 02.38.25.78.20, pincon@cnrs-orleans.fr

Turbulence plasma
Equipe de l'UMR 6633 CNRS - université de Provence (Aix-Marseille 1),
Centre de Saint-Jérôme, case postale 321,
avenue escadrille Normandie-Niemen, F-13397 Marseille cedex 13
 
Thèmes et résultats marquants:
1. Transport dans les systèmes hamiltoniens à petit nombre de degrés de liberté, géométrie de l'espace de phase, bifurcations. Transport non-diffusif, vols de Lévy. Structures autosimilaires, temps de transit et dynamique symbolique.
2. Fondements de la physique statistique : dynamique des systèmes à N corps, exposants de Lyapunov dans un système de rotateurs couplés, effets de N fini.
3. Application aux systèmes ondes-particules.
4. Auto-organisation de la turbulence électrostatique dans les plasmas magnétisés : structures cohérentes dans la turbulence, outils d'analyse statistique, caractérisation du transport non-diffusif, lien entre chaos et turbulence, criticalité auto-organisée, modélisation des plasmas de bord de tokamak et de l'environnement terrestre.
5. Contrôle du chaos.
6. Diagnostics non-perturbatifs pour les plasmas non-collisionnels : mesure de la fonction de distribution f(x,v,t) par fluorescence induite par laser, mesure du champ électrique par effet Lamb.
7. Dynamique de plasmas de laboratoire hors équilibre : influence des gaines émissives sur l'hysteresis observé dans la caractéristique courant-tension. Mise en évidence d'auto-oscillations et transition vers le chaos. Propagation de chocs.
8. Dynamique des plasmas poudreux : formation de cristal coulombien, dynamique des particules, modes collectifs, ondes et instabilités.
Chercheurs et thèmes principaux :
Cécile Arnas (5, 7, 8), Gérard Bachet (6, 7), Sadruddin Benkadda (1, 4, 8), Laurence Chérigier (6, 7), Fabrice Doveil (3, 5, 6, 7, 8), Yves Elskens (1, 2, 3, 8), Thiéry Pierre (5, 7).
Post-docs : Peter Beyer, Philippe Gabbai, Heidi Klostermann
Doctorands : Marta Dindelegan, Marie-Christine Firpo, Serge Kassibrakis, Maxime Mikikian, Abdul Queka
Publications récentes :
- S. Benkadda, Ph. Gabbai, V.N. Tsytovich and A. Verga, Nonlinearities and instabilities of dissipative drift waves in dusty plasma, Phys. Rev. E 53 (1996) 2717-2725
- G. Bachet, L. Chérigier, C. Arnas-Capeau, F. Doveil and R.A. Stern, Laser induced fluorescence observation of the ion velocity distribution function modifications induced by electrostatic ion shock waves, Journal de physique III 6 (1996) 1157-1165
- C. Arnas-Capeau, G. Prasad, G. Bachet and F. Doveil, Analysis of the self-oscillations instability due to the plasma coupling with an emissive hot cathode sheath, Phys. Plasmas 3 (1996) 3331-3335
- S. Benkadda, S. Kassibrakis and R.B. White, Self-similarity and transport in the standard map, Phys. Rev. E (in press)
- J.H. Misguich, J.D. Reuss, Y. Elskens and R. Balescu Motion in a stochastic layer described by symbolic dynamics, Chaos (in press)
- C.Arnas-Capeau and Th. Pierre, Control of the chaotic regimes of a driven thermionic discharge, preprint 1997
- M.C. Firpo, Analytic estimation of Lyapunov exponent in a mean-field model undergoing a phase transition, preprint 1997
almost
Adresses :
fax : + 33 - 4 91 28 82 25 Tel : + 33 - 4 91 28 83 19
E-mail: nom@newsup.univ-mrs.fr
avec nom = arnas, bachet, benkadda, cherigie, doveil, elskens, tpierre. 
Dynamique non linéaire, chaos et turbulence dans les plasmas
Laboratoire de Physique des Milieux Ionisés et Applications, CNRS UPRES-A 7040
Université Henri Poincaré, Nancy I,
BP 239 F-54506 Vandoeuvre-lès-Nancy Cedex, France

Les travaux de l'équipe sont à la fois de nature expérimentale et numérique. Ils ont essentiellement pour objet l'étude de la dynamique non linéaire dans les systèmes spatialement étendus que constituent les plasmas de laboratoire, ainsi que la mise au point de méthodes de contrôle du chaos.
Nous disposons pour ces études de plusieurs générateurs à plasma. Grâce en particulier au générateur "mirabelle" de type triple plasma magnétisé, équipé d'un ensemble de sondes, dont notamment une sonde à mouvement 3D, reliées à un système d'acquisition au standard vxi, une grande variété d'expériences sur les ondes et la turbulence dans les plasmas magnétisés peuvent être réalisées.
Dans le domaine numérique l'équipe a une expertise particulière dans l'utilisation de codes de simulation (fluides, PIC et Vlasov) et également dans celle des méthodes avancées de traitement du signal (séries temporelles, mais aussi signaux spatio-temporels) et de caractérisation des régimes chaotiques.
Principaux thèmes et résultats marquants :
- Etude expérimentale et contrôle des régimes chaotiques des ondes d'ionisation
Les décharges luminescentes permettent aisément l'observation d'une grande variété de régimes dynamiques depuis le chaos purement temporel jusqu'au chaos spatio-temporel et la turbulence. Ceci est dû à l'interaction non linéaire entre des ondes d'ionisation facilement déstabilisées dans ces décharges.
Nous avons pu montrer l'efficacité des méthodes de contrôle à rétro-action, basées sur la méthode d'autosynchronisation temporelle retardée proposée par Pyragas, pour contrôler les régimes chaotiques de ce système.
Nous poursuivons ce travail en étudiant le mode d'action du contrôle dans un système spatialement étendu. D'autres méthodes de contrôle sont également testées.
Une autre direction du travail concerne la compréhension des mécanismes en jeu dans les bifurcations successives conduisant des régimes réguliers au chaos spatio-temporel et à la turbulence dans ces systèmes de type réaction-diffusion.
- Etude expérimentale des ondes de dérive : du chaos spatio-temporel à la turbulence
Les ondes de dérive sont déstabilisées dans une colonne cylindrique de plasma magnétisé par un courant électronique axial ajustable. L'interaction non linéaire entre des modes à propagation essentiellement azimuthale conduit après bifurcations successives au chaos et à la turbulence. Nous avons pu établir grâce en particulier à des investigations spatio-temporelles et en collaboration avec nos collègues de l'Université de Kiel l'existence d'un scénario de type Ruelle-Takens-Newhouse dans cette route vers le chaos.
Un objectif essentiel pour ce système, compte tenu du lien entre les ondes de dérive et les phénomènes de transport radial, est la mise en œuvre de méthodes de contrôle efficace des régimes de chaos spatio-temporel. Nous venons d'obtenir des résultats préliminaires encourageants.
Publications récentes:
- T. Pierre, G. Bonhomme, A. Atipo, "Controlling the Chaotic Regime of nonlinear Ionization Waves using the Time-delay Autosynchronization Method", Phys. Rev. Lett. 7613 (1996) 2290
- T. Mausbach, T. Klinger, A. Piel, A. Atipo, T. Pierre, G. Bonhomme , "Continuous control of ionization wave chaos by spatially derived feeback signals", Phys. Lett. A 228 (1997) 373-377
- T. Klinger, A. Latten, A. Piel, G. Bonhomme, T. Pierre, T. Dudok de Wit, " The route to drift wave chaos and turbulence in a bounded low-b plasma experiment", Phys. Rev. Lett. 7920 (1997) 3913
-T. Klinger, A. Latten, A. Piel, G. Bonhomme, T. Pierre, "Chaos and Turbulence Studies in Low-b Plasmas", Plasma Physics and Controlled Fusion 39 (1997) B145-B156

Principales collaborations :
- Equipe Turbulence Plasma, Lab. P2IM, UMR 6633, Université de Provence, Marseille
- Institut de Physique expérimentale de l'université Christian-Albrechts de Kiel
- Institut de Physique de l'Université Ernst-Moritz-Arndt de Greifswald

Chercheurs et adresses :
Gérard Bonhomme (Pr.), tél. 0383912552 , fax 0383273498, e-mail: bonhomme@lpmi.u-nancy.fr
Xavier Caron (MCF), e-mail: caron@lpmi.u-nancy.fr
Anatole Atipo (doctorant), e-mail: atipo@lpmi.u-nancy.fr

Etienne Gravier (doctorant), e-mail: gravier@lpmi.u-nancy.fr