Curs Intensiv despre: Metode numerice pentru procese cinetice în fizica plasmei

Simulări numerice de particule-în-celulă pentru un jet relativist alcătuit din plasmă compusă din electroni și protoni. Credit: Nishikawa et al., Galaxies, 5(4), 58, 2017.

Instructor: Dr. Ken-Ichi Nishikawa, Universitatea din Alabama, Huntsville, SUA

Când: 21-25 mai 2018. Orele de curs:

Lu: 2pm-4pm;
 Ma: 10am-12am and 2pm-4pm; Mie: 2pm-4pm;
 Joi: 10am-12am and 2pm-4pm; Vin: 10am-12am

Unde: ISS, Auditorium

Abstract:

Acest curs îsi propune să furnizeze studenților/cercetătorilor concepte de bază privind simulările computaționale folosind un cod numeric de tipul particule-în-celulă (PIC), pentru a putea înțelege procesele cinetice (la nivel microscopic) în plasma. Metoda PIC este, principial, corectă și poate explica o plajă largă de efecte în plasmă. În zilele noastre, puterea clusterelor de calculatoare este suficient de mare pentru a efectua simulări rezonabile tridimensionale (3D) pentru dinamica plasmei. Cursul va acoperi conceptele fundamentale folosite în simulări utilizând coduri 3D electromagnetice pentru aplicații la jeturile relativiste. Plecând de la o scurtă prezentare a fizicii plasmei, matematica si fizica din spatele algoritmilor folosiți în codurile numerice vor fi prezentate. Vom explora modul în care simulările PIC descriu comportarea plasmei în regim neliniar. Câteva exemple privind modul în care se execută codurile PIC vor fi prezentate.

Cuprins:

  1. Fizica plasmei pe calculator (descriere generală)
  2. Simulari cinetice a plasmei (instabilități nefizice, aproximări în analiza neliniară, 
comportarea plasmei, weighting liniar, efecte nefizice)
  3. Cum functionează metoda PIC (dispersie n plasma rece, funcția de dispersie a plasmei)
  4. Coduri electrostatice (cantităti în grid, încălzirea prin impulsuri)
  5. Coduri electromagnetice (oscilații hibride, plasma caldă și nemagnetizată)
  6. Metoda de diferente finite Maxwell într-un grid Yee: algoritmul leapfrog
  7. Deplasarea particulelor în grid: algoritmul lui Boris
  8. Metoda de depozitare a particulelor în grid și conservarea sarcinii
  9. Condiții la limită (pentru particule și câmpuri)
  10. Simulări pentru plasma din astrofizică
  11. Rezultate recente: (1) Instabilitatea Weibel în jeturi relativiste și (2) Reconexiune magnetică

Referință: “Plasma Physics via Computer Simulation (Series in Plasma Physics)”, C.K. Birdsall & A.B. Langdon; Programele din carte sunt scrise în Fortran

Cunostințe necesare: Fizica elementară (nivel de licență)

Înscriere: Pentru a participa la curs, vă rugam să trimiteți un email adresat Dr. Ioana Dutan <idutan[at]spacescience.ro>, menționând numele dumneavoastră, statutul (e.g., student, cercetator) și afilierea, nu mai târziu de 15 mai 2018.

Lista participanti

 

Galerie foto:

Seminar ISS despre: Reconexiune și strălucirile asociate în jeturile relativiste care conțin câmpuri magnetice elicoidale cu simulări de particule-în-celulă

Dr. Ken-Ichi Nishikawa, Universitatea din Alabama în Huntsville, SUA

Invitat: Dr. Ken-Ichi Nishikawa, Universitatea din Alabama în Huntsville, SUA

Când: 21 mai 2018, 11:00

Unde: ISS, Auditorium

Abstract:

Descoperirea de către Advanced LIGO/Virgo a undelor gravitaționale provenite de la ciocnirea a doua stele neutronice binare, GW170817, a declanșat efectuarea de observații în domeniul undelor electromagnetice, fapt care a deschis așa-numita eră a astronomiei multi-mesageri. Aceste observații în multiple frecvențe ne-au furnizat informații privind procesele de generare a undelor gravitaționale și a jeturilor relativiste/ejecta produse ca urmare a ciocnirii celor două stele neutronice, precum și a radiației emise prin procesele de interacțiune dintre jeturile relativiste/ejecta și mediul interstelar. Investigarea acestor fenomene necesită un studiu teoretic și computațional intensiv și sistematic în combinație cu diferite observații astronomice. În studiul jeturilor relativiste, una dintre cele mai importante teme o constituie analiza interacției dintre aceste jeturi și mediul interstelar, la nivel microscopic. Am studiat, separat, evoluția jeturilor relativiste alcătuite din (i) plasma de electroni-protoni și din (ii) plasma de electroni-pozitoni, care conțin câmpuri magnetice elicoidale, concentrându-ne pe modul în care acestea interacționează cu mediul ambiant. Am efectuat simulări globale de particule-în-celulă a jeturilor care conțin câmpuri magnetice elicoidale pentru a examina modul în care aceste câmpuri afectează producerea instabilităților în plasmă la nivel microsopic (cum ar fi: instabilitatea Weibel, instabilitatea cinetică Kelvin-Helmholtz și instabilitatea Mushroom), atunci când se simulează un jet cu o rază mult mai mare decât în cazurile precedent studiate. Anterior, în simulările noastre cu raza mică, tipurile de instabilități cinetice menționate mai sus au fost suprimate și noi tipuri de instabilități au fost produse. Pentru jetul de electroni-protoni, o instabilitate de tipul recolimare se produce aproape de centrul jetului. Pentru jetul de electroni-pozitroni, un amestec de instabilități se produc și electronii din jet sunt accelerați. În acest seminar, o să prezint rezultatele obținute pentru spectrele sintetice calculate direct din simulări, folosind un sistem de simulare larg pentru jeturi care conțin câmpuri magnetice elicoidale. Aceste spectre pot fi apoi comparate cu cele obținute prin observarea exploziilor de radiații gama. De asemenea, voi prezenta posibile mecanisme de producere a strălucirilor în domeniul razelor X datorită reconexiunii magnetice, strălucirii asociate cu obiectele în care se produc exploziile de radiații gama.

Persoană de contact: Dr. Ioana Dutan <idutan[at]spacescience[dot]ro>

„Școala Altfel” la ISS, Ediția 2018

In săptămâna 26-30 Martie, 2018, a avut loc „Școala Altfel” la ISS, timp în care zilnic o echipă de tineri cercetători entuziaști i-au fașcinat pe vizitatori cu noțiuni științifice fundamentale, mini experimente și explorări spațiale, chiar și într-un mediu foarte atractiv de realitate virtuală. Peste 400 de elevi de la clasele pregătitoare, primare și gimnaziale, insoțiți de profesori și părinți, veniți din Măgurele, București și Ploiești, ne-au trecut pragul în laboratoarele noastre în cadrul Programului Național “Școala Altfel: să știi mai multe, să fii mai bun”.

Elevii au putut deveni așadar exploratori spațiali pentru o zi, aflând câte puțin din tainele activităților de cercetare desfășurate la Institutul de Știinte Spațiale (ISS) din Măgurele. Astfel, cei mici au descoperit noțiuni noi despre fizică în general, iar cei mai mari și-au aprofundand unele cunoștințe dobândite deja la clasă sau acasă despre evoluția și structura Universului, a Sistemului Solar, a unei Găuri Negre sau a materiei în general.

Programul de vizită oferit la ISS a fost unul variat, atractiv și adaptat la audiență cu prezentări interactive, discuții libere, mici experimente pentru observarea spre exemplu a fenomenelor care au loc în urma interacțiilor dintre Soare și Pământ, a urmelor de ionizare lăsate de particulele cosmice dezvoltate în atmosferă, precum și alte observații variate prin ocularul microscopului la emulsii nucleare, prin ocularul telescopului la Soare și prin ochelari de realitate virtuală la Sistemul Solar și Univers.

Persoană de contact, Dr. fiz. Gina Isar <isar [at] spacescience [dot] ro >

Galerie foto

 

 

 

 

Conferință despre „Schimbările societale determinate de programul național al Centrului de Educație JAXA”

Organizatori: ISS și Fundația Crucea Albă

Invitați:

Când: 6 martie 2018, de la orele 09:00

Unde: Institutul de Știinte Spațiale – ISS (Auditorium)

Abstract:

Vorbitorii, specialiști de marca ai JAXA (Agenția Japoneză pentru Explorarea Aerospațială), vor prezența premisele, metodele utilizate și rezultatele programului național de promovare a curiozității, a spiritului de aventură și a creativității aplicate a copiilor cu scopul de a genera nu numai viitoare generații de cercetători în științe aerospațiale dar mai ales cetățeni cu viziune largă și respect pentru cercetarea științifică.

Accesul la Conferință <vezi program > se va face exclusiv pe bază de înscriere aici.

Evenimentul va fi transmis live pe paginile ISS de Facebook si YouTube.

Persoană de contact: Cristian Dumitru Ionescu <idcristi[at]spacescience[do]ro>

 

Participarea Institutului de Științe Spațiale la misiunea spațială LISA

Ilustrație al unui satelit al misiunii LISA. © AEI/MM/exozet; GW simulation: NASA/C. Henze

În perioda 29 – 30 Ianuarie 2018, în cadrul conferinței “LISA Consortium Meeting – LISA Phase A Activities”, desfăsurată la Institutul Max-Planck de Fizică Gravitațională (Institutul Albert Einstein) din Hanovra, Germania, Institutul de Științe Spațiale a fost reprezentat de către Dr. Ion Sorin ZGURĂ, Director al Institutului de Științe Spațiale, Dr. Laurențiu Ioan CARAMETE, conducător al Laboratorului de Cosmologie și Fizica Astroparticulelor și Dr. Eugeniu Mihnea POPESCU, conducător al Laboratorul de Astrofizică, Fizica Energiilor Înalte și Tehnologii Avansate. În cadrul întâlnirii a fost prezentat stadiul viitoarei misiuni spațiale LISA, misiune de tip L (Large) a Agenției Spațiale Europene, precum și perspectivele contribuției fiecărei parți angajate în colaborare.

LISA (Laser Interferometer Space Antenna) va fi primul observator spațial de unde gravitaționale alcătuit din 3 sateliți uniți prin interferometre laser, asezați în formă triunghiulară, la distanțe de 2.5 milioane de kilometri, care vor urma Pămantul în orbita sa în jurul Soarelui pentru un studiu aprofundat al Universului Gravitațional. Sateliții vor avea caracteristici similare misiunii LISA Pathfinder, care a zburat cu succes în Decembrie 2015 și a testat pentru un an cele mai importante componente tehnice.

Institutul de Științe Spațiale va contribui la misiunea LISA cu sistemul CAS (Constellation Acquisition Sensor), care va avea rolul de verificare a alinierii celor 3 sateliți, asigurând achiziția semnalului laser pe detectorii interferometrici. Împreuna cu sistemul STR (Coarse Star Tracker), CAS va asigura vizualizarea semnalului laser în timpul manevrelor de scanare. Această contribuție este pe deplin susținută de către Agenția Spațială Română (prin programele “Romanian Incentive Scheme”, PRODEX și programe naționale) și se încadrează excelent în strategia instituțională, cât și în strategia națională de cercetare-dezvoltare a României.

La cererea expresă a consorțiului LISA, Agenția Spațială Română (ROSA) a desemnat în calitate de reprezentant în cadrul “LISA National Agency Board” (organism ce cuprinde reprezentanți de la fiecare agenție spațială natională din consorțiu) pe domnul Dr. Marius-Ioan Piso, Președinte și CEO al ROSA, recunoscut de comunitatea științifică ca fiind unul dintre inițiatorii principali ai cercetărilor de radiație gravitațională începând cu anii ’80. De asemenea, Dr. Ion Sorin ZGURĂ, Director al Institutului de Științe Spațiale, a fost numit delegat în cadrul “LISA National Agency Board”.

Misiunea LISA este propusă de un consorțiu internațional format din cercetători din Germania, Italia, Franța, Elveția, Marea Britanie, Spania, Danemarca, Olanda, România, Belgia, Portugalia, Suedia, Ungaria și Statele Unite ale Americii. Lansarea este preconizată pentru 2034, cu o durată de 4 ani, însa misiunea va fi concepută să funcționeze cel puțin 10 ani.

Persoană de contact: Dr. Laurențiu Ioan CARAMETE <lcaramete[at]spacescience[dot]ro>

Galerie foto

Dr. Laurențiu Ioan Caramete (stanga), Dr. Ion Sorin Zgură (dreapta) at „LISA Consortium Meeting – LISA Phase A Activities”
Prezentarea contribuției Institutului de Științe Spațiale la “LISA Consortium Meeting – LISA Phase A Activities” sustinută de Dr. Laurențiu Ioan Caramete

 

Seminar despre „Componenta de știință la sol a misiunii Euclid. Cum se obțin rezultate științifice din date de telemetrie spațială”

Artist’s impression of the Euclid spacecraft. Credit: ESA/C. Carreau

Invitat: Dr. Andrea Zacchei, Observatorul Astronomic din Trieste

Când: 22 noiembrie 2017, orele 11:00

Unde: Institutul de Știinte Spațiale – ISS (Auditorium)

Abstract:

Organizarea, dezvoltarea și operarea componentei de știință la sol pentru o misiune spațială reprezintă un sistem foarte complex. Costurile sunt la nivelul unui instrument complex și implică un sistem descentralizat. Strategia utilizată în crearea componentei Euclid la sol va fi discutată cu accent pe soluția tehnică adoptată.

Persoană de contact: Dr. Lucia A. Popa (ISS) <lpopa[at]spacescience[dot]ro>

 

Săptămâna Ştiinței la București, ediția 2017

Începând de azi, 29 septembrie 2017, la București vor avea loc mai multe evenimente de popularizare a știintei către publicul larg, precum:

  • Sci+Fi Fest la Biblioteca Națională a României din București, 30 septembrie (de la orele 17:00) – 1 octombrie (de la orele 11:00).

Alături de cercetătorii de la Institutul de Științe Spațiale se vor putea face observații astronomice diurne și nocturne cu ajutorul unui telescop și se vor afla mai multe despre proiectele de cercetare științifică, proiectare și dezvoltare de tehnologii spațiale, cu prezentarea în detaliu a două experimente internaționale de anvergură în domeniul fizicii energiilor înalte și astrofizicii: Observatorul Pierre Auger (Argentina) și ALICE-LHC-CERN (Elveția).

Aceste evenimente vin în scopul creșterii gradului de conștientizare a Știintei și Tehnologiei, cu aplicație în variate domenii de Cercetare – Dezvoltare și Inovare, unde cercetători de la Institutul de Științe Spațiale, alături de alți colegi cercetători români din variate domenii de activitate, vor impărtăsi contribuțiile lor zilnice cu cetățenii de rând, de la mic la mare, dar mai cu seamă în rândul tinerilor, “generația de azi, viitorul de mâine”.

Academia Atlantykron 2017

S-a dat startul la a 28-a ediție a Academiei de Vară pentru Tineret, Știință, Viitorologie și Science Fiction Atlantykron.

Singurul eveniment de acest gen din România, si de profil unic în lume, are loc în perioada 28 iulie și 6 august, la Capidava, județul Constanța.

Inedita Academie Atlantykron „Insula Viitorului” organizată în natură, departe de civilizație, pe o insulă de mai puțin de 1 km2, va găzdui anul acesta circa 500 de participanți, lectori, invitați și organizatori din țară şi de peste hotare.

In cadrul unui program complex cu demonstrații științifice şi cursuri de artă sau de comunicare și sport, ISS participă cu ateliere de propriocepție și observații astronomice la telescop.

Mai multe informații despre Academia Atlantykron 2017 pot fi găsite aici.

Galerie foto

 

 

Seminar despre “Istoria magnetometrelor spațiale românești”

Organizator: ISS, Laboratorul de Plasmă Spațială și Magnetometrie – 1040

Conferențiari: Dr. Mircea Ciobanu (ISS) și Dr. Marin Sâmpăleanu (University of Calgary, Canada)

Când: 14 iunie 2017, de la orele 11:00

Unde: Institutul de Științe Spațiale – ISS (Auditorium)

Abstract:

Magnetometrele spațiale concepute și realizate pe Platforma de Fizică de la Măgurele au ajuns cele mai cerute instrumente pentru măsurarea câmpului magnetic terestru în cadrul programului INTERCOSMOS, în perioada 1978-1990. La seminar sunt prezentate elementele esențiale care au făcut posibil acest succes.

Participarea este deschisă și publicului avizat.

Evenimentul poate fi urmărit pe paginile ISS de Facebook și YouTube.

Persoană de contact: Cătălin Negrea <negreacatalin [at] spacescience [dot] ro>

Seminar despre „Integrarea tehnicilor EEG în metodologia antrenării asistate de calculator în vederea dezvoltării de contramăsuri la afectarea funcţiei neuro-motorii umane în zborul spațial de lungă durată”

Credit imagine: Oliver Burston

Organizator: Laboratorul 1050 – Aplicații Spațiale pentru Sănătate și Securitate, Centrul de Competenţă în Tehnologii Spaţiale în sprijinul Zborului Spaţial cu Echipaj Uman – STARWALKER

Conferenţiar: ACS Călin Marin

Când: 24 mai 2017, de la orele 11:00

Unde: Institutul de Știinte Spațiale – ISS (Auditorium)

Abstract:

În acest seminar se va prezenta integrarea tehnicilor EEG în metodologia antrenării asistate de calculator cu reacţie informaţională în timp real (conceptul CASINOR) şi vor fi prezentate cercetările intreprinse în cadrul Centrului de Competenţă în Tehnologii Spaţiale în sprijinul Zborului Spaţial cu Echipaj Uman – Starwalker în contextul dezvoltării Performanței Umane. Acest seminar vizează investigarea căilor de exploatare metodologică de antrenament în vederea dezvoltării de contramăsuri la afectarea funcţiei neuro-motorii umane apărute în mediul extraterestru, prin introducerea monitorizării (offline) a dinamicii activităţii electrice corticale cu ajutorul EEG-ului (Electroencefalografiei). La conferinţă şi dezbateri vor participa membrii Centrului, precum şi invitaţi reprezentând domenii conexe preocupărilor privitoare la zborul spaţial cu echipaj uman. Participarea este, de asemenea, deschisă şi publicului.

Evenimentul poate fi urmărit pe paginile ISS de Facebook și YouTube.

Persoană de contact: Alexandru Nistorescu <alexnistorescu [at] spacescience [dot] ro>