Perturbation theory of charged particle motion and adiabatic invariants. Drift motion of guiding centre. Particle motion in toroidal geometry in presence of static radial and toroidal electric fields. Stochastisation of the orbits by asymmetries, Poincaré plots, Chirikov criterion. Collision processes. Relaxation processes by Coulomb collisions with a background plasma. Interactions by time dependent fields (including wave-particle interactions; resonance interactions) superadiabatic oscillations, collisionless absorption and stimulated emission processes. Brownian motions – Monte Carlo methods for describing particle motion. Curvilinear coordinate system with application to charged particle motion. Basis of analytic mechanics with application to charged particle motion in curvilinear coordinate system.
FED3220 Laddade partiklars rörelse, kollisionsprocesser och grundläggande transportteori II 8,0 hp
Information för forskarstuderande om när kursen ges
The course is given when there is sufficient demand. Please contact the examiner if you are interested in taking the course.
Innehåll och lärandemål
Kursinnehåll
Lärandemål
When completing the course, the student should be able to:
Describe particle motion in terms of drift motion of guiding centre,
Understand the concept of adiabatic invariants, knowledge of particle orbits in toroidal geometries in presence of static electric fields. Stochastisation of orbits by asymmetries.
Know how to use Poincaré plots and standard mapping for analysing regular and stochastic orbits, Chirikov criterion for determining stochastisation, and KAM surfaces. Understand how Coulomb collisions affect the motion of single particles and how relaxation towards isotropic thermal plasmas takes place.
Be familiar with the concept of stochastic differential equations and how to use it for solving diffusion equations. The most important collision processes in plasma including nuclear reactions.
Understand the basis of curvilinear coordinate system: covariant and contra variant representation, differentiation in curvilinear coordinate system, flux coordinate system, Clebsch representation of magnetic field and coordinate system suitable for analysing guiding centre motion.
Understand the basis of classical mechanics: Lagrange equation, Hamilton equation, canonical transformation, cyclical coordinates, action-angle variables, Lagrange and Hamiltonian equations of motion of charged particles.
Kurslitteratur och förberedelser
Särskild behörighet
Rekommenderade förkunskaper
Utrustning
Kurslitteratur
Examination och slutförande
När kurs inte längre ges har student möjlighet att examineras under ytterligare två läsår.
Betygsskala
Examination
- EXA1 - Examination, 8,0 hp, betygsskala: P, F
Examinator beslutar, baserat på rekommendation från KTH:s handläggare av stöd till studenter med funktionsnedsättning, om eventuell anpassad examination för studenter med dokumenterad, varaktig funktionsnedsättning.
Examinator får medge annan examinationsform vid omexamination av enstaka studenter.
Övriga krav för slutbetyg
Final writen and oral exam.
Möjlighet till komplettering
Möjlighet till plussning
Examinator
Etiskt förhållningssätt
- Vid grupparbete har alla i gruppen ansvar för gruppens arbete.
- Vid examination ska varje student ärligt redovisa hjälp som erhållits och källor som använts.
- Vid muntlig examination ska varje student kunna redogöra för hela uppgiften och hela lösningen.