The Physics of Plasmas

The Physics of Plasmas
T. J. M. Boyd und J. J. Sanderson: The Physics of Plasmas
Cambridge University Press, Cambridge 2003, 544 S., ­Broschiert.
ISBN 0-521-45912-5

Dieses Buch beschreibt die Grundlagen der Theorie vollionisierter Plasmen auf einem für Studenten nach dem Vordiplom zugänglichen Niveau. Es ist, vor allem auch aus pädagogischer Sicht, ein hervorragendes Buch, welches das Thema mit einer sehr ansprechenden Mischung von mathematischer Rigorosität und physikalischer Anschaulichkeit darstellt. Dies sticht hervor in der Behandlung der Schlüsselelemente der Plasmatheorie (Landau-Dämpfung, Strahlungsemission und -absorption, Hierarchie der Plasmagleichungen), aber auch in der Beschreibung zahlreicher, mehr partikulärer Effekte, die anschaulich schwierig zu verstehen oder häufig Quellen von Missverständnissen sind (etwa die Beziehung zwischen Teilchendriften, diamagnetischen Effekten und den zur Erzeugung eines inhomogenen Magnetfeldes nötigen Plasmaströmen). Die langjährige Lehrerfahrung der Autoren wird in jedem Detail sichtbar: Die Herleitungen werden ausführlich und mit allen Zwischenschritten wiedergegeben und sind Schritt für Schritt von physikalischen Interpretationen und grafischen Darstellungen begleitet. Zahlreiche Übungsbeispiele ergänzen die Darstellung. Die pädagogische Sorgfalt zeigt sich auch in der äußerst übersichtlich gestalteten Notation und der sehr vollständigen Erklärung der verwendeten Symbole im Anhang, die vor allem die Benutzung des Buches als Nachschlagewerk wesentlich erleichtert.

Das Buch deckt alle Elemente der grundlegenden ¿Hochtemperatur¿-Plasmaphysik ab, behandelt aber nicht Themen, die speziell nur teilionisierte oder staubige Plasmen betreffen. Es bietet einen beinahe idealen Einstieg in die Plasmaphysik für alle zukünftigen Forscher auf den Gebieten der Weltraum-, Astro-, oder Fusionsphysik (sowohl Magnetfeld- als auch Trägheitseinschluss). Selbst erfahrene Wissenschaftler auf diesen Gebieten werden in 'The Physics of Plasmas' noch neue Elemente finden - und sehr viele, die sie bisher noch nie so gut erklärt gesehen haben.

Es ist schwierig, an diesem Buch überhaupt kritisierbare Punkte zu finden. Da die Autoren die Tearing-Mode sowohl in ebener als auch in Zylinder-Geometrie behandeln und explizit zeigen, dass in ersterer die Störströme in der Insel in Richtung der ungestörten fließen, wäre vielleicht die Feststellung angebracht gewesen, dass in Zylindergeometrie gerade das Gegenteil gilt (was Anlass zu den so genannten 'neoklassischen' Tearing-Moden bietet). Aber dieser Punkt - wie auch der Verzicht auf eine breitere Darstellung magnetischer Einschlusskonfigurationen (der Stellarator wird z. B. nicht erwähnt) - zeigen eher die Grenzen des Stoffes an, der in einem einführenden Lehrbuch auf 530 Seiten behandelbar ist. Das Buch ist auf jeden Fall eine hervorragende Vorbereitung auf enger gefasste, weiterführende Monografien.

Prof. Dr. Karl Lackner, Max-Planck-Institut für Plasmaphysik, Garching

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