Электродинамика плазмы
Плазменная камера стенда “Крот”
Исследования по физике плазмы в горьковской школе радиофизики имеют давние традиции. Еще в 50—60-е годы прошлого столетия в НИРФИ под руководством академика В. Л. Гинзбурга были проведены глубокие теоретические и экспериментальные исследования по распространению и поглощению электромагнитных волн в магнитоактивной плазме, особенно важные для практических задач распространения волн и исследования магнитосферной плазмы, а также для ряда значимых радиоастрономических задач. Исследования плазменных неустойчивостей, выполненные одним из учеников В. Л. Гинзбурга В. В. Железняковым и впоследствии развитые его учениками, позволили объяснить основные характеристики в спектрах спорадического радиоизлучения Солнца, а также некоторых планетных ионосфер.
Основы исследований лабораторной плазмы были заложены А. В. Гапоновым-Греховым и М. А. Миллером, а впоследствии продолжены их прямым научным наследником — А. Г. Литваком и его учениками. Решение задач классической линейной электродинамики плазмы, связанных с распространением, дифракцией электромагнитных волн в неоднородной плазме, имеет важное прикладное значение в проблемах связи и дополнительного нагрева плазмы в установках УТС.
Одним из главных направлений исследований ИПФ РАН является взаимодействие сильного электромагнитного излучения с плазмой. Наряду с теоретическими разработками проводятся и лабораторные эксперименты, в первую очередь в СВЧ-диапазоне с использованием мощных СВЧ-генераторов, разрабатываемых непосредственно в институте. Естественным развитием этой деятельности стали исследования так называемого свободнолокализованного СВЧ-разряда, формируемого в интенсивных квазиоптических волновых пучках, что открыло возможности для ряда важных практических приложений, также реализованных в ИПФ.
Под руководством В. В. Железнякова и Вл. В. Кочаровского в ИПФ интенсивно продолжаются исследования в области плазменной астрофизики и геофизики: изучение неустойчивостей и нелинейных явлений, излучения и динамики заряженных частиц в магнитных полях планет, Солнца и звезд. Большое внимание уделяется физике плазмы в экстремальных условиях — релятивистской электрон-позитронной плазмы, плазмы в сверхсильных магнитных полях.
В ИПФ под руководством В. Ю. Трахтенгерца и Е. А. Мареева в последние годы сформировалось новое направление — геофизическая электродинамика, в рамках которого ведутся исследования атмосферного электричества на разных пространственно-временных масштабах — от конвективного переноса зарядов и молний до глобальной электрической цепи, а также лабораторное моделирование геофизических электродинамических явлений.