البلازما، الحالة الرابعة للمادة، هي عبارة عن مجموعات من الجسيمات المشحونة التي تتحرك بحرية (الإلكترونات والأيونات بشكل أساسي) والتي تهيمن فيها الظواهر الجماعية، مثل الموجات، على سلوك النظام. تعتبر البلازما ضرورية للعديد من تطبيقات التكنولوجيا المتقدمة. أحد الأمثلة على ذلك هو طاقة الاندماج، التي يكون وقودها عبارة عن بلازما عالية الحرارة. تُستخدم البلازما ذات درجة الحرارة المنخفضة في عدد متزايد من عمليات تصنيع المواد، بما في ذلك تكوين أنماط مجهرية ونانوية معقدة للمكونات الإلكترونية الدقيقة والبصرية الدقيقة، وترسيب المكونات الاحتكاكية والمغناطيسية والبصرية والموصلة والعازلة والبوليمرية والحفزية. الأغشية الرقيقة. تعتبر البلازما مهمة أيضًا للإضاءة، وتكنولوجيا العرض، وتوليد الموجات الدقيقة، وتدمير النفايات السامة، والليزر، ودفع المركبات الفضائية، والفيزياء الفلكية، ومسرعات التصميم المتقدم لأبحاث الجسيمات الأساسية.
دمجت تطبيقات علوم وتقنية البلازما بين العديد من التخصصات العلمية والهندسية التقليدية. يهدف هذا البرنامج إلى توفير دعم وتدريب قوي متعدد التخصصات لطلاب الدراسات العليا العاملين في هذه المجالات. يشمل نطاق الاهتمام الدراسات الأساسية للبلازما، وتفاعلها مع الأسطح والمناطق المحيطة بها، والتقنيات المرتبطة بتطبيقاتها.
الأكاديميون والبحث
يشغل أعضاء هيئة التدريس المسؤولون عن برنامج التدريس مناصب داخل قسم علوم الفيزياء الفلكية. يمكن التعرف على قائمة أعضاء هيئة التدريس بالعديد من الأسماء المرتبطة بالكتب المدرسية الكلاسيكية أو الأوراق البحثية في مجال فيزياء البلازما. يمكن للطلاب متابعة الأبحاث مع أعضاء هيئة التدريس أو أعضاء هيئة التدريس المرتبطين في الأقسام الأخرى أو أي من العلماء الذين يبلغ عددهم حوالي مائة عالم في مختبر فيزياء البلازما في برينستون (PPPL). يركز برنامج فيزياء البلازما على الفيزياء والتطبيقات الأساسية. هناك فرص لمشاريع بحثية في فيزياء البلازما الساخنة جدًا اللازمة للاندماج المتحكم فيه ومشاريع في فيزياء الطاقة الشمسية والغلاف المغناطيسي والأيونوسفير، ومعالجة البلازما، وأجهزة البلازما، وأشعة الليزر البلازما غير المحايدة، وأبحاث المواد، وغيرها من المجالات الناشئة في فيزياء البلازما . مع دخول مجال طاقة الاندماج مرحلة مثيرة من حرق البلازما والتنفيذ التكنولوجي، يتم إيلاء اهتمام متزايد للقضايا الهندسية العملية التي ستسمح لمفاعلات الاندماج بأن تصبح قادرة على المنافسة اقتصاديًا.
يقضي طلاب الدراسات العليا الذين يلتحقون ببرنامج فيزياء البلازما أول عامين في الدراسة في الفصل الدراسي، ويكتسبون أساسًا في العديد من التخصصات التي تشكل فيزياء البلازما: الميكانيكا الكلاسيكية وميكانيكا الكم، والكهرباء والمغناطيسية، وديناميكيات الموائع، والديناميكا المائية، والفيزياء الذرية والرياضيات التطبيقية والميكانيكا الإحصائية والنظرية الحركية. يُستكمل المنهج من خلال الدورات المقدمة في أقسام أخرى بالجامعة ومن خلال سلسلة ندوات موجهة للطلاب يشارك فيها فيزيائيو PPPL خبراتهم ويقدم طلاب الدراسات العليا أبحاثهم.
بالإضافة إلى الواجبات الدراسية الرسمية، يعمل طلاب الدراسات العليا في السنة الأولى والثانية مباشرة مع طاقم البحث، ويتمتعون بإمكانية الوصول الكامل إلى مرافق المختبرات والكمبيوتر، ويتعلمون بشكل مباشر وظيفة فيزيائي بحثي. يساعد طلاب السنة الأولى عادة في مجالات البحث التجريبية، وعادة ما يقوم طلاب السنة الثانية بمشروع بحث نظري. يجب على الطلاب إجراء واجتياز الاختبار التمهيدي لقسم الفيزياء خلال السنة الأولى من الدراسة والامتحان العام للبرنامج خلال السنة الثانية من الدراسة. بعد اجتياز الامتحان العام، يركز الطلاب على البحث وكتابة أطروحة الدكتوراه.