L'instabilité de dérive non-résonnante dans les plasmas turbulents // The nonresonant streaming instability in turbulent plasmas

La turbulence magnétique présente dans de nombreux systèmes astrophysiques tels que le vent solaire et les rémanents de supernova joue un rôle clé dans l'accélération de particules à haute énergie, notamment dans le contexte des ondes de choc non collisionnelles. En confinant certaines particules près du front de choc, elle leur permet de gagner de l'énergie par réflexions successives entre les milieux amont et aval, un mécanisme connu sous le nom de processus de Fermi et considéré comme étant à l'origine des rayons cosmiques.
La turbulence autour des rémanents de supernova est probablement déclenchée par les rayons cosmiques eux-mêmes, via des instabilités plasma lors de leur propagation en amont du choc. Dans le cas d'une onde de choc se déplaçant parallèlement au champ magnétique ambiant, l'instabilité dominante est celle de "dérive non-résonnante" - ou instabilité de Bell -, qui contribue à renforcer la turbulence préexistante.
L'objectif de cette thèse est de développer un modèle analytique complet de cette instabilité dans un plasma turbulent, puis d'en comparer les résultats à des simulations numériques avancées.
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The magnetic turbulence prevalent in many astrophysical systems, such as the solar wind and supernova remnants, plays a crucial role in accelerating high-energy particles, particularly within collisionless shock waves. By trapping particles near the shock front, this turbulence facilitates their energy gain through repeated crossings between the upstream and downstream regions – a process known as Fermi acceleration, believed to be the origin of cosmic rays.
It happens that the turbulence surrounding supernova remnants is likely generated by the cosmic rays themselves via plasma instabilities as they stream ahead of the shock. In the specific case of a shock wave propagating parallel to the ambient magnetic field, the dominant instability is thought to be the non-resonant streaming instability, or Bell's instability, which acts to amplify the preexisting turbulence.
The objective of this PhD is to build a comprehensive analytical model of this instability within a turbulent plasma, and to validate its predictions against advanced numerical simulations.
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Pôle fr : Direction des Applications Militaires
Pôle en : Military Applications
Département : DPTA
Service : DPTA
Date de début souhaitée : 01-10-2024
Ecole doctorale : Ecole Doctorale des Sciences Physiques et de l’Ingénieur
Directeur de thèse : D'HUMIERES Emmanuel
Organisme : CELIA UNIVERSITE BORDEAUX TALENCE
Laboratoire : CELIA
URL : https://www-dam.cea.fr/

Financement public/privé

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Master 2 en physique