doctorant H/F - transfert d'énergie dans les plasmas spatiaux turbulents

Sujet de thèse :
Contexte scientifique et hypothèse :

Environ 99 % de l’Univers visible est constitué de plasma, un gaz ionisé composé de particules chargées correspondant au « quatrième état de la matière ». Les plasmas sont omniprésents dans la nature, depuis la couronne solaire et le vent solaire jusqu’aux magnétosphères planétaires et aux systèmes stellaires. Ils sont également au cœur de plusieurs technologies stratégiques, telles que la fusion nucléaire et les dispositifs médicaux de pointe. Malgré la diversité des environnements dans lesquels ils existent ou sont créés, les plasmas partagent une propriété fondamentale : leur dynamique est fortement non linéaire et caractérisée par des interactions sur une large gamme d’échelles spatiales et temporelles.

En particulier, les plasmas spatiaux sont des systèmes fortement turbulents dans lesquels l’énergie est continuellement injectée, transférée par des interactions non linéaires entre les différentes échelles impliquées dans leur dynamique, puis finalement dissipée. Aux plus petites échelles, les effets cinétiques deviennent de plus en plus importants, et l’énergie contribue finalement au chauffage du plasma et est transférée aux ions et aux électrons par différents mécanismes, notamment la reconnexion magnétique et les interactions onde-particule. Les échanges d’énergie entre les composantes cinétique, magnétique et thermique jouent également un rôle important dans la dynamique des plasmas turbulents.

La caractérisation du transfert d’énergie dans les plasmas spatiaux, depuis les sources d’énergie, en passant par la direction de la cascade énergétique, jusqu’à la dissipation, demeure un problème fondamental ouvert en physique des plasmas. En particulier, la connexion entre les cascades turbulentes aux échelles de la magnétohydrodynamique (MHD) et les phénomènes responsables du transfert et de la dissipation de l’énergie aux échelles cinétiques reste seulement partiellement comprise. Compte tenu de la complexité de ce cadre fortement non linéaire, une caractérisation complète de la manière dont l’énergie est redistribuée sur la vaste gamme d’échelles dynamiques considérée, depuis les échelles caractéristiques des phénomènes solaires et héliosphériques jusqu’aux échelles ioniques et électroniques, ainsi que l’étude des transferts d’énergie directs et inverses dans les plasmas spatiaux, nécessite une analyse approfondie des flux d’énergie, des quantités quadratiques fondées sur les champs de vitesse et magnétique, ainsi que de la propagation des ondes plasma. Cette approche peut être rendue possible en combinant des observations spatiales de pointe, des simulations numériques tridimensionnelles à haute résolution et une modélisation théorique.
Objectifs :

L’objectif principal de cette thèse est de caractériser quantitativement les transferts d’énergie dans les plasmas spatiaux à partir de jeux de données issus de missions mono- et multi-sat
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