Hannes Olof Gösta Alfven était un ingénieur électricien suédois, physicien des plasmas et lauréat du prix Nobel de physique.
Astrophysicien suédois, Hannes Alfven (1908-1995)
En 1967Alfvén a dénoncé les difficultés qu’il rencontrait pour obtenir un soutien financier de la Suède pour des projets sur les utilisations pacifiques de l’énergie thermonucléaire. Il a dit à l’époque: Mon travail n’est plus désiré dans ce pays.
Il s’est vu offrir un soutien pour son travail de l’URSS et a passé deux mois en Union soviétique pour y examiner les perspectives. Il avait également reçu des offres de postes de professeur aux États-Unis et il s’y est installé pour tester la force du soutien à la recherche offert. A partir de 1967 , il occupe des fonctions conjointes à Stockholm, après avoir fait la paix avec le gouvernement suédois, mais aussi à l’Université de Californie à San Diego où il est chercheur en physique jusqu’en 1973 . Il a été nommé professeur à l’ Université de Californie en 1973 et est devenu professeur émérite en 1975 . Il est resté à San Diego jusqu’en 1988 , date à laquelle il est retourné en Suède.
Bien qu’elles aient apporté des contributions remarquables à la compréhension de la structure de l’univers, les idées d’Alfvén se sont avérées controversées. Cela était entièrement dû à la nature novatrice de ses idées que la plupart des scientifiques n’ont pu apprécier que de nombreuses années après qu’il les ait proposées. Par exemple, Peratt explique qu’en 1937 , Alfvén a réalisé le :- … nouvelle suggestion que la galaxie contenait un champ magnétique à grande échelle et que les rayons cosmiques se déplaçaient sur des orbites en spirale à l’intérieur de la galaxie, en raison des forces exercées par le champ magnétique. Il a soutenu qu’il pourrait y avoir un champ magnétique envahissant toute la galaxie si le plasma était répandu dans toute la galaxie. Ce plasma pourrait transporter les courants électriques qui créeraient alors le champ magnétique galactique.
Les scientifiques n’étaient pas prêts pour une idée aussi révolutionnaire et elle a été fortement critiquée. Cinquante ans plus tard, ces idées sont devenues courantes. La découverte d’Alfvén des ondes hydromagnétiques en 1942 a mis moins de temps à être acceptée comme correcte. Encore une fois, il y a eu initialement un rejet total de l’idée. Cependant, il a persisté et après avoir donné des conférences sur le sujet à l’Université de Chicago six ans plus tard, a pu intéresser Fermi qui était plus prêt que d’autres à accepter des idées nouvelles qui avaient du sens. Cependant, la plus grande difficulté rencontrée par Alfvén était peut-être due au rejet ferme de ses idées par Sydney Chapman qui était à l’époque le leader reconnu de la physique spatiale. Lorsque, par exemple, Alfvén a avancé sa théorie des orages magnétiques et des aurores1939 , l’article qu’il a écrit sur le sujet a été rejeté pour publication car les résultats n’étaient pas en accord avec ceux basés sur le modèle mathématique de Chapman . Alfvén a parlé plusieurs années plus tard de ses problèmes pour faire publier ses articles ( voir par exemple) :- Je n’ai aucun problème à publier dans des revues d’astrophysique soviétiques mais mon travail est inacceptable pour les revues d’astrophysique américaines. Le système d’évaluation par les pairs est satisfaisant pendant les périodes de repos, mais pas pendant une révolution dans une discipline comme l’astrophysique, lorsque l’establishment cherche à préserver le statu quo.Il a dit en 1986 :- Rappelons-nous qu’il existait autrefois une discipline appelée philosophie naturelle. Malheureusement, cette discipline semble ne plus exister aujourd’hui. Elle a été rebaptisée science, mais la science d’aujourd’hui risque de perdre une grande partie de l’aspect de la philosophie naturelle. Les scientifiques ont tendance à résister aux enquêtes interdisciplinaires sur leur propre territoire. Dans de nombreux cas, un tel esprit de clocher est fondé sur la crainte que l’intrusion d’autres disciplines ne concurrence injustement pour des ressources financières limitées et ne diminue ainsi leurs propres possibilités de recherche.
Alfvén a reçu le prix Nobel de physique en 1970 . Torsten Gustafsson, membre de l’Académie royale suédoise des sciences, a prononcé le discours de présentation :- Alfvén a introduit dans la discussion sur les aurores boréales l’idée fondamentale que le plasma, même dans l’espace, est associé à un champ magnétique.
Il fut ainsi amené à étudier la question générale de l’importance des champs magnétiques dans les mouvements des plasmas. Le champ magnétique force les charges positives et négatives à se déplacer dans des directions différentes, donnant lieu à des courants électriques. L’interaction de ces courants produit des forces mécaniques qui peuvent changer complètement la direction et la vitesse du plasma. En particulier, Alfvén a découvert l’existence d’ondes magnéto-hydrodynamiques jusqu’alors insoupçonnées, les ondes dites d’Alfvén. En physique cosmique, la contribution fondamentale d’Alfvén a été l’introduction du champ de force magnétique et l’application de la magnéto-hydrodynamique.
Après avoir donné plus de détails sur les contributions d’Alfvén, il a terminé son discours comme suit : – Professeur Alfvén. Vous avez créé la magnéto-hydrodynamique. Son développement, dans lequel vous avez joué un rôle majeur, a montré l’importance de cette nouvelle branche de la physique, tant à l’échelle cosmique qu’ici-bas. Au nom de l’Académie royale des sciences, j’ai le plaisir de vous féliciter pour votre prix Nobel de physique.
Alfvén a également reçu un grand nombre d’autres prix prestigieux tels que la médaille d’or de la Royal Astronomical Society (1967) , la médaille Lomonosov de l’ Académie des sciences de l’URSS (1971) , la médaille d’or de l’Institut Franklin (1971) , le Bowie Médaille d’or de l’American Geophysical Union (1988) et Médaille Dirac de l’Institut australien de physique. Il a été élu à l’Académie royale suédoise des sciences, à l’Académie royale suédoise des sciences de l’ingénieur, à l’URSS Akademia Nauk, à la Royal Society of London , à la National Academy of Sciences et à l’ American Academy of Arts and Sciences.. En outre, il a été honoré par les académies yougoslave et indienne. Il a reçu des doctorats honorifiques des universités de Newcastle ( Angleterre ) , d’Oxford et de Stockholm. 
Il a apporté de nombreuses contributions à la compréhension des phénomènes proches de la Terre, notamment en expliquant la ceinture de rayonnement de Van Allen, en expliquant la réduction du champ magnétique terrestre lors des orages magnétiques et en étudiant la magnétosphère autour de la Terre. Il a donné une explication de la formation du système solaire et des queues de comètes. A l’échelle plus large de la galaxie elle-même, il a étudié la dynamique des plasmas. 
Il a produit des théories importantes concernant la nature de l’univers. Mais Alfvén a eu une influence substantielle en dehors du domaine de ses recherches :-Hannes Alfvén, avec sa femme Kerstin, s’est également activement intéressé à des questions importantes en dehors de la science, en particulier celles liées à l’environnement, à la croissance démographique et au désarmement. L’un des résultats de ces intérêts a été une série de livres que Hannes a écrits, certains avec Kerstin. Lorsque l’énergie nucléaire est devenue une possibilité, Alfvén a soutenu son développement à des fins commerciales. Cependant, en quelques années, lorsque des inconvénients sont apparus, Alfvén est devenu un adversaire vigoureux. En Suède, son soutien persuasif à la position anti-nucléaire est reconnu comme un élément important dans la décision finale de la Suède d’abandonner son programme nucléaire.
Biographique Hannes Alfven (1908-1995), prix Nobel de physique 1970
Hannes Olof Gösta Alfven est née à Norrköping, en Suède, en 1908. Ses parents Johannes Alfvén et Anna-Clara Romanus étaient tous deux médecins en exercice. Hannes Alfvén étudie à l’Université d’Uppsala à partir de 1926, il obtient le diplôme de docteur en philosophie en 1934, cette même année il est nommé maître de conférences en physique à l’Université d’Uppsala. En 1937, il devient physicien chercheur à l’Institut Nobel de physique de Stockholm, en 1940 il est nommé professeur de théorie de l’électricité à l’Institut royal de technologie de Stockholm, professeur d’électronique en 1945 et professeur de physique des plasmas en 1963. Depuis En 1967, il est professeur invité de physique à l’Université de Californie à San Diego.
En 1935, Hannes Alfvén épouse Kerstin Maria Erikson, ils ont cinq enfants : Cecilia, Inger, Gösta, Reidun et Berenike. Le professeur Alfvén a publié un certain nombre d’articles en physique et en astrophysique, ainsi que les monographies suivantes : Cosmical Electrodynamics, 1948 ; Origine du système solaire, 1956 ; et avec C.-G. Fälthammar, Électrodynamique cosmique, Principes fondamentaux, 1963.
Affiliation au moment de l’attribution : Royal Institute of Technology, Stockholm, Suède
Motivation du prix : « pour des travaux fondamentaux et des découvertes en magnétohydrodynamique avec des applications fructueuses dans différentes parties de la physique des plasmas »
Les Travaux : Le phénomène des aurores boréales se produit lorsque des éclats de particules chargées du soleil entrent en collision avec le champ magnétique terrestre. Ces jets de particules sont un exemple d’un état particulier de la matière, le plasma. Le plasma est un gaz composé d’électrons et d’ions (atomes chargés électriquement) qui se forme à des températures élevées. À partir de la fin des années 1930, Hannes Alfvén a développé une théorie sur les aurores boréales, qui a conduit à la magnéto-hydrodynamique ; la théorie des relations entre les mouvements d’un plasma, les courants et champs électriques et les champs magnétiques.
Physicien suédois Hannes Alfven (1908-1995)
Hannes Alfvén , en entier Hannes Olof Gösta Alfvén , (né le 30 mai 1908 à Norrköping , Suède – décédé le 2 avril 1995 à Djursholm), astrophysicien et lauréat, avec Louis Néel de France, du prix Nobel de physique en 1970 pour son contributions essentielles à la fondation physique des plasmas – l’étude des plasmas (gaz ionisés).
Alfvén a fait ses études à l’Université d’Uppsala et en 1940 a rejoint le personnel de l’Institut royal de technologie de Stockholm . À la fin des années 1930 et au début des années 1940, il apporta des contributions remarquables à la physique spatiale , notamment le théorème deflux gelé, selon lequel, dans certaines conditions, un plasma est lié aux lignes de flux magnétiques qui le traversent. Alfvén a ensuite utilisé le concept pour expliquer l’origine des rayons cosmiques .
En 1939, Alfvén publia sa théorie des orages magnétiques et des manifestations aurorales dans l’ atmosphère , qui influença immensément la théorie moderne de l’atmosphère.magnétosphère (région du champ magnétique terrestre ). Il a découvert une approximation mathématique largement utilisée par laquelle le mouvement en spirale complexe d’une particule chargée dans un champ magnétique peut être facilement calculé.La magnétohydrodynamique (MHD), l’étude des plasmas dans les champs magnétiques, a été largement lancée par Alfvén, et son travail a été reconnu comme fondamental pour les tentatives de contrôle de la fusion nucléaire .
Après de nombreux désaccords avec le gouvernement suédois, Alfvén a obtenu un charge (1967) avec l’Université de Californie, San Diego . Plus tard, il partagea son temps d’enseignement entre le Royal Institute of Technology de Stockholm et l’ Université de Californie .Alfvén a imaginé «la cosmologie du plasma », un concept qui remettait en question le modèle big bang de l’origine de l’ univers . La théorie postule que l’univers n’a pas eu de début (et n’a pas de fin prévisible) et que le plasma – avec ses forces électriques et magnétiques – a fait plus pour organiser la matière dans l’univers en systèmes stellaires et autres grandes structures observées que la force de gravité. . Une grande partie des premières recherches d’Alfvén a été incluse dans son Cosmical Electrodynamics (1950). Il a également écrit On the Origin of the Solar System (1954), Worlds-Antiworlds (1966) et Cosmic Plasma (1981).
Physique des plasmas
plasma , en physique , un milieu électriquement conducteur dans lequel il y a un nombre à peu près égal de particules chargées positivement et négativement , produites lorsque les atomes d’un gaz s’ionisent. Il est parfois appelé le quatrième état de la matière , distinct des états solide , liquide et gazeux .
La charge négative est généralement portée par des électrons , dont chacun a une unité de charge négative. La charge positive est généralement portée par des atomes ou des molécules auxquels il manque ces mêmes électrons. Dans certains cas rares mais intéressants, des électrons manquants dans un type d’ atome ou de molécule se fixent à un autre composant, ce qui donne un plasma contenant à la fois des ions positifs et négatifs . Le cas le plus extrême de ce type se produit lorsque de petites particules de poussière macroscopiques se chargent dans un état appelé plasma poussiéreux . Le caractère unique de l’état de plasma est dû à l’importance des forces électriques et magnétiques qui agissent sur un plasma en plus des forces telles que la gravité qui affectent toutes les formes de matière. Étant donné que ces forces électromagnétiques peuvent agir à de grandes distances, un plasma agira collectivement un peu comme un fluide même lorsque les particules entrent rarement en collision les unes avec les autres. Presque toute la matière visible dans l’ univers existe à l’état de plasma, se produisant principalement sous cette forme dans le Soleil et les étoiles et dans l’espace interplanétaire et interstellaire. Les aurores , la foudre et les arcs de soudage sont également des plasmas ; les plasmas existent dans les néons et les tubes fluorescents, dans la structure cristalline des solides métalliques et dans de nombreux autres phénomènes et objets. La Terre elle-même est immergée dans un plasma ténu appelé vent solaire et est entourée d’un plasma dense appelé ionosphère.
Un plasma peut être produit en laboratoire en chauffant un gaz à une température extrêmement élevée , ce qui provoque des collisions si vigoureuses entre ses atomes et ses molécules que les électrons sont arrachés, produisant les électrons et les ions nécessaires. Un processus similaire se produit à l’intérieur des étoiles. Dans l’espace, le processus dominant de formation du plasma est photoionisation , dans laquelle les photons de la lumière du soleil ou de la lumière des étoiles sont absorbés par un gaz existant, provoquant l’émission d’électrons. Étant donné que le Soleil et les étoiles brillent en permanence, pratiquement toute la matière devient ionisée dans de tels cas, et le plasma est dit entièrement ionisé. Cela n’est pas nécessairement le cas, cependant, car un plasma peut n’être que partiellement ionisé. Un plasma d’hydrogène complètement ionisé, composé uniquement d’électrons et de protons (noyaux d’hydrogène), est le plasma le plus élémentaire.
Le développement de physique des plasmas
Le concept moderne de l’état de plasma est d’origine récente, remontant seulement au début des années 1950. Son histoire est mêlée à de nombreuses disciplines . Trois domaines d’étude fondamentaux ont apporté des contributions uniques au développement de la physique des plasmas en tant que discipline : les décharges électriques, la magnétohydrodynamique (dans laquelle un fluide conducteur tel que le mercure est étudié) et la théorie cinétique.
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L’intérêt pour les phénomènes de décharge électrique remonte au début du 18ème siècle, avec trois physiciens anglais – Michael Faraday dans les années 1830 et Joseph John Thomson et John Sealy Edward Townsend au tournant du 19ème siècle – jetant les bases de la compréhension actuelle des phénomènes.Irving Langmuir a introduit le terme plasma en 1923 alors qu’il enquêtait sur les décharges électriques. En 1929, lui et Lewi Tonks, un autre physicien travaillant aux États-Unis , a utilisé le terme pour désigner les régions d’une décharge dans lesquelles certaines variations périodiques des électrons chargés négativement pourraient se produire. Ils ont appelé ces oscillations oscillations du plasma , leur comportement suggérant celui d’une substance gélatineuse. Ce n’est cependant qu’en 1952, lorsque deux autres physiciens américains, David Bohm et David Pines, ont considéré pour la première fois le comportement collectif des électrons dans les métaux comme distinct de celui des gaz ionisés, que l’applicabilité générale du concept de plasma a été pleinement appréciée.
Le comportement collectif des particules chargées dans les champs magnétiques et le concept de fluide conducteur sont implicites dans les études magnétohydrodynamiques, dont les bases ont été posées au début et au milieu des années 1800 par Faraday et André-Marie Ampère de France . Cependant, ce n’est que dans les années 1930, lorsque de nouveaux phénomènes solaires et géophysiques ont été découverts, que de nombreux problèmes fondamentaux de l’interaction mutuelle entre les gaz ionisés et les champs magnétiques ont été pris en compte. En 1942, Hannes Alfvén , un physicien suédois, a introduit le concept d’ondes magnétohydrodynamiques. Cette contribution, ainsi que ses études ultérieures sur les plasmas spatiaux, ont conduit Alfvén à recevoir le prix Nobel de physique en 1970.
Ces deux approches distinctes – l’étude des décharges électriques et l’étude du comportement des fluides conducteurs dans les champs magnétiques – ont été unifiées par l’introduction de la théorie cinétique de l’état du plasma. Cette théorie stipule que le plasma, comme le gaz, est constitué de particules en mouvement aléatoire , dont les interactions peuvent se faire par des forces électromagnétiques à longue portée ainsi que par des collisions. En 1905, le physicien néerlandais Hendrik Antoon Lorentz appliqué l’équation cinétique des atomes (formulation du physicien autrichien Ludwig Eduard Boltzmann) au comportement des électrons dans les métaux. Divers physiciens et mathématiciens des années 1930 et 1940 ont développé la théorie cinétique du plasma à un degré élevé de sophistication. Depuis le début des années 1950, l’intérêt s’est de plus en plus porté sur l’état du plasma lui-même. L’exploration spatiale, le développement d’appareils électroniques, une prise de conscience croissante de l’importance des champs magnétiques dans les phénomènes astrophysiques et la recherche de réacteurs thermonucléaires contrôlés (fusion nucléaire) ont tous stimulé un tel intérêt. De nombreux problèmes restent non résolus dans la recherche en physique des plasmas spatiaux, en raison de la complexité des phénomènes. Par exemple, les descriptions du vent solaire doivent inclure non seulement les équations traitant des effets de la gravité, de la température et de la pression nécessaires à la science atmosphérique , mais également les équations du physicien écossais James Clerk Maxwell , qui sont nécessaires pour décrire le champ électromagnétique .
Hannes Alfven (1908-1995)
Hannes Olof Gösta Alfvén était un astrophysicien suédois qui a été l’un des fondateurs du domaine de la physique des plasmas (l’étude des gaz ionisés). Il partage le prix Nobel de physique 1970 (avec le français Louis Néel). Alfvén a été reconnu « pour ses travaux fondamentaux en magnétohydrodynamique avec des applications fructueuses dans différentes parties de la physique des plasmas ». Il a conçu la cosmologie du plasma comme une alternative à la théorie du Big Bang sur l’origine de l’univers. Dans le concept de cosmologie du plasma, l’univers n’a pas de début spécifique ni de fin prévisible. Au lieu d’une domination des forces gravitationnelles, la théorie soutient que ce sont les forces électromagnétiques du plasma dans tout l’univers qui organisent la matière de l’univers dans sa structure observée d’étoiles.
https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1970/alfven/biographical/
https://mathshistory.st-andrews.ac.uk/Biographies/Alfven/
https://www.britannica.com/science/plasma-state-of-matter#ref792070