Física del Plasma Cósmico
(Curso Académico 2022 - 2023)

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• CE1 - Comprender los esquemas conceptuales básicos de la Astrofísica

• CG1 - Conocer las técnicas matemáticas y numéricas avanzadas que permitan la aplicación de la Física y de la Astrofísica a la solución de problemas complejos mediante modelos sencillos
• CG4 - Evaluar los órdenes de magnitud y desarrollar una clara percepción de situaciones físicamente diferentes que muestren analogías permitiendo el uso, a nuevos problemas, de sinergias y de soluciones conocidas

• CB6 - Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación
• CB7 - Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios
• CB8 - Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios
• CB10 - Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo

• CX1 - Comprender la estructura y propiedades de los Plasmas Astrofísicos

1.- INTRODUCCIÓN. Definición de plasma. Fenómenos básicos en un plasma. Criterios para definir un plasma. Plasmas en la naturaleza y en el laboratorio.

2.- DINÁMICA DE UNA PARTÍCULA CARGADA. Ecuaciones generales. Campo electromagnético estático y uniforme. Campo magnetostático no uniforme. Campo eléctrico variable en el tiempo.

3.- ECUACIONES DE TRANSPORTE MACROSCÓPICAS. La ecuación de transporte generalizada. Ecuaciones de conservación. El modelo de plasma frío. El modelo de plasma caliente.

4.- FENÓMENOS BÁSICOS EN UN PLASMA. Oscilaciones electrónicas. Apantallamiento de Debye. Envoltura de un plasma. Sondas de plasmas.

5.- CONDUCTIVIDAD Y DIFUSIÓN EN UN PLASMA. La ecuación de Langevin. Conductividad en corriente continua y alterna. El plasma como dieléctrico. Difusión libre. Difusión ambipolar. Plasmas completamente ionizados

6.- EL PLASMA COMO FLUIDO CONDUCTOR. Variables macroscópicas de un fluido conductor. Ecuaciones de conservación. Ecuaciones magnetohidrodinámicas. Ecuaciones simplificadas de la magnetohidrodinámica.

7.- MAGNETOHIDRODINÁMICA. Ecuación de inducción. Congelamiento del campo magnético. Difusión del campo magnético.

8.- ONDAS EN PLASMAS HOMOGÉNEOS. Ondas magnetohidrodinámicas: ondas de Alfvén y magnetoacústicas.

9.- ESTABILIDAD DE UN PLASMA. Configuraciones de equilibrio de un plasma. Inestabilidades.

(a) La tutorización y supervisión del alumnado que no hable español se realizará en inglés.

(b) Salvo excepciones, las referencias bibliográficas de la lista inicial y las que se indiquen a lo largo del curso estarán escritas en inglés.

En las clases teóricas se transmiten conocimientos del profesorado al alumnado, pero se promueve y se espera una interacción frecuente en forma de preguntas. En las clases prácticas, el alumnado, guiado por el profesor, resuelve los ejercicios y cuestiones que se le han facilitado previamente en hojas o documentos web.

Actividades formativas	Horas presenciales	Horas de trabajo autónomo	Total horas	Relación con competencias
Clases teóricas	40,00	0,00	40,0	[CX1], [CB10], [CB8], [CB7], [CB6], [CG4], [CG1], [CE1]
Clases prácticas (aula/ laboratorio/centro de calculo/observatorio)	20,00	0,00	20,0	[CX1], [CB10], [CB8], [CB7], [CB6], [CG4], [CG1], [CE1]
Realización de trabajos (individual/grupal)	0,00	8,00	8,0	[CX1], [CB10], [CB8], [CB7], [CB6], [CG4], [CG1], [CE1]
Asistencia a tutorías	5,00	0,00	5,0	[CX1], [CB10], [CB8], [CB7], [CB6], [CG4], [CG1], [CE1]
Estudio/preparación de Clases	0,00	77,00	77,0	[CX1], [CB10], [CB8], [CB7], [CB6], [CG4], [CG1], [CE1]
Total horas
Total ECTS

J.A. Bittencourt: Fundamental of Plasma Physics, 1986, Pergamon Press.

T.J.M. Boyd y J.J. Sanderson: The physics of plasmas, 2003, Cambridge Univ Press.

J.P.H. Goedbloed y S. Poedts: Principles of Magnetohydrodyamics with applications to laboratory and astrophysical plasmas,2004, Cambridge Univ Press.

L.A. Artsimovich y S.Yu. Lukyanoc: Motion of Charged Particles in Electric and Magnetic Fields, 1980, Mir Publishers.

F.F. Chen: Introduction to Plasma Physics, 1974, Plenum Press.

T.G. Cowling: Magnetohydrodynamics, 1976, Adam Hilger Ltd.

J.L. Delcroix: Introduccion a la teoria de los gases ionizados, 1968, Editorial Alhambra.

R.O. Dendy (ed.): Plasma Physics, an Introductory Course, 1993, Cambridge University Press

N.A. Krall and A.W. Trivelpiece: Principles of Plasma Physics, 1973, Mc Graw-Hill.

G.K. Parks: Physics of Space Plasmas, 2004, Westview Press.

R.V. Polovin y V.P. Demutskii: Fundamentals of Magnetohydrodynamics, 1990, Consultants Bureau, New York.
  
E.R. Priest: Solar Magnetohydrodynamics, 2013, Cambridge Univ Press.

G. Schmidt: Physics of high temperature plasmas. An introduction, 1966, Academic Press Inc.
 
F.H. Shu: The Physics of Astrophysics. Vol 2, 1992, University Science Books.

L.C. Woods: Principles of Magnetoplasma Dynamics, 1987. Clarendon Press.

Se le facilitarán al alumnado artículos recientes de temas actuales sobre plasmas astrofísicos para su análisis supervisado.

La evaluación de la asignatura en primera convocatoria se realizará con los siguiente criterios:

(i) Los resultados obtenidos mediante evaluación continua durante el transcurso de la asignatura. Esta evaluación se basará en diversas pruebas escritas correspondientes a partes de la asignatura y entregables y en un examen final en el que se incluirán preguntas y cuestiones (tanto de teoría como de problemas) referentes al temario completo.

(ii) La nota final se obtendrá promediando al 50% la nota obtenida en las pruebas parciales y entregables con la del examen final, siendo necesario tener en cada uno de estos apartados al menos una calificación de 3.0 (en una escala de 0 a 10) para superar la asignatura.

Aquell@s estudiantes que hayan expresado su interés en no seguir la evaluación continua, mediante comunicación a los profesores de la asignatura por los canales previstos y dentro del primer mes desde el comienzo de la asignatura, obtendrán su calificación a partir de la nota del examen exclusivamente (modalidad de evaluación única).

Las pruebas escritas parciales y el examen final consistirán en preguntas teóricas y ejercicios de cálculo para comprobar el grado de conocimiento e intuición física logrados en la asignatura. Los entregables consistirán en ejercicios de diferentes tipos: análisis guiado de párrafos de artículos de investigación relevantes en física del plasma, realización de ejercicios que requieran el uso de un método numérico muy elemental, realización de ejercicios numéricos tradicionales a resolver con calculadora de bolsillo, y cuestionarios y resolución de problemas teóricos.

Para la segunda convocatoria se mantendrán los mismos criterios que para la primera, excepto en el caso de que no se haya obtenido una calificación superior a 3.0 sobre 10 en las pruebas parciales y entregables. En ese caso, la nota de la segunda convocatoria será exclusivamente la obtenida en el examen. El/la estudiante se podrá presentar a uno o a los dos llamamientos de la segunda convocatoria, siendo la nota válida la obtenida en el último examen de estos dos llamamientos al que se haya presentado.

Tipo de prueba	Competencias	Criterios	Ponderación
Pruebas de desarrollo	[CX1], [CB10], [CB8], [CB7], [CB6], [CG4], [CG1], [CE1]	Claridad, completitud, madurez física y precisión de las respuestas a preguntas teóricas. Claridad, precisión y exactitud en la resolución de problemas.	50,00 %
Trabajos y proyectos	[CX1], [CB10], [CB8], [CB7], [CB6], [CG4], [CG1], [CE1]	Resolución de las tareas planteadas, valorando: (a) corrección en la aplicación de conocimientos adquiridos en el curso; (b) adecuada combinación de resultados de los diferentes temas; (c) claridad y concreción en la exposición	50,00 %

La planificación temporal se basa en un esquema válido para un grupo promedio de estudiantes. Este cronograma se adaptará dependiendo de las especificidades (conocimientos previos de física y astrofísica, y técnicas analíticas y numéricas) de cada grupo particular.

Semana	Temas	Actividades de enseñanza aprendizaje	Horas de trabajo presencial	Horas de trabajo autónomo	Total
Semana 1:	1	Clases teóricas y prácticas, realización de problemas	4.00	5.00	9.00
Semana 2:	2	Clases teóricas y prácticas, realización de problemas	4.00	5.00	9.00
Semana 3:	2	Clases teóricas y prácticas, realización de problemas	4.00	5.00	9.00
Semana 4:	3	Clases teóricas y prácticas, realización de problemas	4.00	5.00	9.00
Semana 5:	3	Clases teóricas y prácticas, realización de problemas	4.00	5.00	9.00
Semana 6:	4	Clases teóricas y prácticas, realización de problemas	4.00	5.00	9.00
Semana 7:	4-5	Clases teóricas y prácticas, realización de problemas	4.00	5.00	9.00
Semana 8:	5	Clases teóricas y prácticas, realización de problemas	4.00	5.00	9.00
Semana 9:	6	Clases teóricas y prácticas, realización de problemas	4.00	5.00	9.00
Semana 10:	6	Clases teóricas y prácticas, realización de problemas	4.00	5.00	9.00
Semana 11:	7	Clases teóricas y prácticas, realización de problemas	4.00	5.00	9.00
Semana 12:	7-8	Clases teóricas y prácticas, realización de problemas	4.00	5.00	9.00
Semana 13:	8	Clases teóricas y prácticas, realización de problemas	4.00	5.00	9.00
Semana 14:	8	Clases teóricas y prácticas, realización de problemas	4.00	5.00	9.00
Semana 15:	9	Clases teóricas y prácticas, realización de problemas	4.00	5.00	9.00
Semana 16 a 18:		Preparación y realización de exámenes	5.00	10.00	15.00
Total			65.00	85.00	150.00