CONFERENCE

Boltzmann sans collisions, Vlasov et modélisation des systèmes auto-gravitants et des plasmas
30 octobre au 3 novembre 2017

Comité scientifique 

Joshua Barnes (University of Hawaii)
James Binney (Oxford university)
Phil Morrison (University of Texas at Austin)
Julien Devriendt (Oxford university)
Yves Elskens (Aix-Marseille Université)

Comité d’organisation

Stéphane Colombi (Institut Astrophysique de Paris)
Julien Devriendt (Oxford university)
Yves Elskens (Aix-Marseille Université)
Atsushi Taruya (Kyoto University)
Roland Triay (Aix-Marseille Université)

La modélisation des interactions à longue portée de la matière est un problème fécond pour les mathématiques, un enjeu majeur pour la physique et un défi pour l’analyse et la simulation numérique. Le but de la rencontre proposée est de conjuguer ces divers aspects, avec une attention spécifique pour la simulation, en instillant une atmosphère de travail stimulante, dans l’esprit d’un workshop, avec un petit nombre d’exposés principaux (dont une partie seront choisis pendant la mise au point finale du programme). Le programme sera fixé six mois avant la rencontre.
Les fondements de la dynamique des galaxies reposent sur l’association de l’équation cinétique de Boltzmann sans collisions avec l’équation de Poisson pour le potentiel gravitationnel de Newton. Cette combinaison d’équations est aussi largement utilisée pour décrire la dynamique de la matière noire froide (et même une fraction de la matière visible) dans le cadre du modèle cosmologique standard de l’univers.
En physique des plasmas, la même équation de Boltzmann (alors appelée équation de Vlasov) caractérise les systèmes de particules chargées en interaction coulombienne. Cependant, tandis que la gravitation est attractive, l’interaction coulombienne repousse les charges de même signe. L’écrantage de Debye qui en résulte donne, en première approximation, une portée finie à la force effective entre les charges. De plus, les effets des champs magnétiques ne peuvent souvent pas être négligés dans les plasmas. Ces différences importantes ont conduit les deux communautés à développer leurs méthodes numériques distinctes. Un des buts principaux de la conférence est de les réunir pour confronter leurs derniers progrès.
Par exemple, l’élaboration de nouvelles techniques adaptatives symplectiques ont été mises au point en modélisation numérique de la dynamique des galaxies, tandis que la physique des plasmas a vu le renouveau des schémas de Fourier-Hermite et la réduction de modèles symplectiques. Ces développements s’accompagnent de nouvelles intuitions physiques appelant une discussion.
De plus, l’analyse du système de Vlasov-Poisson a attiré une vive attention notamment suite à la percée réalisée par Mouhot et Villani, et suscite de nouvelles recherches fascinantes, en particulier sur le couplage avec des charges macroscopiques.
La visualisation des résultats et les diagnostics permettant d’évaluer la précision des simulations seront aussi au centre des débats de la rencontre.

​Les thèmes incluent:

• Dynamique de Boltzmann sans collision
• Equation de Vlasov-Poisson
• Dynamique classique en champ moyen
• Simulations Numériques


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avec l’autorisation de Thierry Sousbie and Stéphane Colombi
Conférenciers 

Tom Abel (Stanford University)   Simplex in Cell techniques for Vlasov–Poisson and Vlasov–Maxwell modeling   (pdf)
Victor E. Ambruş (West University of Timisoara) & Robert Blaga & Sergiu Busuioc Victor     Lattice Boltzmann models for rarefied flows  (pdf)
Håkan Andréasson (University of Gothenburg)   Approximating gravitational collapse for dust with Vlasov matter  (pdf)
Mohammad Ansari Fard (Sharif University of Technology) Late time sky as a probe of steps and oscillations in primordial Universe  (poster)
Claude Bardos (Université Paris Diderot) The Maxwell-Boltzmann approximation for ion kinetic modeling   (pdf)
Julien Barré (Université d’Orléans)   Bifurcations of Vlasov equation   (pdf)
Didier Bénisti (CEA/DAM île de France)  Analytic results for the Vlasov-Gauss system pertaining to nonlinear wave propagation in a plasma (pdf)
​Leandro Beraldo e Silva (Universidade de São Paulo) The arrow of time in the collapse of collisionless self-gravitating systems: non-validity of the Vlasov-Poisson equation during violent relaxation (pdf)
Edmund Bertschinger (Massachusetts Institute of Technology) Chaos and the Vlasov Equation (pdf)
Nicolas Besse (Observatoire de la Côte d’Azur)  A partial review of semi-Lagrangian methods for the Vlasov equation 
(pdf) 
Nicolas Besse (Observatoire de la Côte d’Azur) On regularity of weak solutions of the relativistic Vlasov–Maxwell system  (pdf) 
James Binney (Oxford university) Angle-action coordinates for resonantly trapped orbits   (pdf)
Marcel Braukhoff (Vienna University of Technology) Global existence of a solution of the Vlasov-Dirac-Benney equation with a small linear relaxation time collision operator  (poster)
Léon Brenig (Université Libre de Bruxelles) About the convergence of the kinetic equation for gravitational and Coulomb systems   (pdf)
Stéphane Brull (Université Bordeaux 1) Angular moment models for plasma physics   (pdf)
Lapo Casetti (Università di Firenze) Nonequilibrium states with temperature inversion in long-range interacting systems   (pdf)
Pierre-Henri Chavanis (LPT Toulouse)   Kinetic theory of stellar systems  (pdf)
Stéphane Colombi (Institut Astrophysique de Paris) & Christophe Alard Solving Vlasov-Poisson equations with a “metric” approach   (pdf)
Paul Dellar (Oxford Centre for Industrial and Applied Mathematics) Studying the nonlinear suppression of Landau damping in the Vlasov–Poisson system using Hermite mode fluxes in a Fourier–Hermite spectral representation   (pdf)
Erwan Deriaz (Université de Lorraine) Six-dimensional Adaptive Hierarchical Basis for Vlasov Equations   (poster)
Bruno Despres (UPMC Paris) Scattering structure of Vlasov equations around inhomogeneous Boltzmannian states   (pdf)
Pierfrancesco Di Cintio (CNR-IFAC & INFN Firenze) Dynamics and relaxation of N−body systems with long-range interactions   (poster)
Claudio Di Troia (ENEA Rome) Non-perturbative guiding center transformation: the gyro-phase is the Kaluza-Klein 5th dimension   (pdf)
Paola Domínguez Fernández (University of Bonn) Evolution of inhomogeneities on a Dark Matter halo with the Vlasov equation using a TVD scheme (poster)
Alexander Figotin (UC Irvine) Lagrangian formalism for electron beam interacting with multi-transmission line   (pdf)
Jean-Baptiste Fouvry (Institute for Advanced Study, Princeton) Finite-N effects and secular evolution of self-gravitating systems   (pdf)
Virginie Grandgirard (CEA-Cadarache) Gyrokinetic simulations of magnetic fusion plasmas   (pdf)
Oliver Hahn (Observatoire de la Côte d’Azur) Simulating the Collisionless Dynamics of Dark Matter   (pdf)
Anaelle Hallé (Max Planck Institute for Astrophysics ) Phase-space structure of self-gravitating collisionless spherical systems   (poster)
Shunsuke Hozumi (Shiga University) Phase-Space Evolution of Merging Collisionless Stellar Systems Reproduced with a Self-Consistent Field Method   (pdf)
Kenji Imadera (Kyoto University) 5D full-f gyrokinetic simulation for ion turbulence and transport barrier in tokamak plasmas (pdf)
Pierre-Emmanuel Jabin (University of Maryland)   Quantitative estimates of propagation of chaos for stochastic systems with W-1,∞ kernels   (pdf)
Mehdi Jenab (North-West University) Vlasov simulation study of mutual collisions of ion-acoustic solitons: transition between kinetic and fluid regimes  (pdf)
Michael Kopp (Institute of Physics, Czech Academy) Solving the Vlasov equation in 2D with the Schrödinger method   (pdf)
Michael Kraus (Max Planck Institute for Plasma Physics) Discontinuous Galerkin Variational Integrators   (pdf)
Maxime Lesur (Université de Lorraine) Transport driven by velocity-space structures in toroidal plasmas   (pdf)
Giovanni Manfredi (IPCM Strasbourg) Cosmology in one dimension: Vlasov dynamics   (pdf)
Norbert J. Mauser (University of Wien) The Quantum Vlasov equation
Julien Médina (Université de Lorraine ) Test particles dynamics in low-frequency tokamak turbulence   (poster)
Michel Mehrenberger (Université de Strasbourg) About recurrence time for a semi Lagrangian discontinuous Galerkin Vlasov solver   (pdf)
Damien F. G. Minenna (Université Aix Marseille) Degree-of-freedom reduction for nonlinear N-body wave-particle interaction   (poster)
Evelyne Miot (Université Grenoble Alpes) The gyrokinetic limit for the Vlasov-Poisson system with a point charge   (pdf)
Philip Mocz (Princeton University) Solving Vlasov-Poisson dynamics on an integer lattice   (pdf)
Phil Morrison (University of Texas at Austin) The Continuum Hamiltonian Hopf Bifurcation of Vlasov Theory   (pdf)
Robert Axel Neiss (Universität zu Köln) Generalized symplectization of Vlasov dynamics and application to the Vlasov-Poisson system   (poster)
Darío Núñez (Universidad Nacional Autónoma México)  On the equilibrium states of the distribution function   (pdf)
S. Nuritdinov (National University of Uzbekistan) Modelling of self-gravitating systems: Pulsating versions and their instabilities   (poster)
Go Ogiya (Observatoire de la Côte d’Azur) What sets the central density structure of dark matter halos?   (pdf)
Dragos Iustin Palade (University of Bucharest) Non-equilibrium hydrodynamic pressure tensors from kinetic perspectives   (poster)
Francesco Pegoraro (Università di Pisa)   Action principle for relativistic magnetohydrodynamics   (pdf)
Jérôme Perez (ENSTA ParisTech) Why isochrony in self-gravitating systems evolution? (pdf)
Oreste Pezzi (Università della Calabria)   Collisional Dissipation of Fine Velocity Structures in Weakly Collisional Plasmas   (pdf)
Peter Pickl ( LMU Munich) Microscopic Derivation of the Vlasov equation   (pdf)
Devon Powell (Stanford University)  Adaptive Beam Tracing: Radiation transport and synthetic observations of the CDM phase-space sheet   (poster)
B. V. Ribeiro, (Instituto Federal de Brasília)   Brownian regime of finite-N corrections in the XY hamiltonian mean field model  (pdf) Kinetic limit of wave-particle self-consistent interaction in an open domain   (poster)
Tarcísio M. Rocha Filho (Universidade de Brasilia) Vlasov Equation and Violent Relaxation – The Self-Gravitating Ring Model  (pdf)
Chiara Saffirio (University of Zurich)   Lagrangian solutions to the Vlasov-Poisson system with a point charge   (pdf)
Shohei Saga (Kyoto University) Analysis of the phase-space structure in the pre-collapse perturbation theory   (poster)
Sergei Shandarin (University of Kansas) Tracing the Dark Matter Web (pdf)
Alicia Simon-Petit (ENSTA ParisTech)  What is isochrony in 3D static potentials ?   (poster)
Fred Skiff (University of Iowa) On putting experimental data into the Vlasov-Poisson equations   (pdf)
Eric Sonnendrucker (Max-Plank-Institut für Plasmaphysik)   Geometric electromagnetic PIC models   (pdf)
Thierry Sousbie (Institut Astrophysique Paris & University of Tokyo) ColDICE: 6D collisionless phase space hydrodynamics using a lagrangian tesselation (pdf)
Florin Spineanu (National Institute for Laser, Bucharest) Singular states of the 2D Euler fluid and of the density of eigenvalues of random matrices   (pdf)
Jens Stücker (Max Planck Institute for Astrophysics ) The Complexity of the Dark Matter Sheet  (pdf)
Yasushi Suto (University of Tokyo) Non-sphericity of collisionless gravitating systems in the universe   (pdf)
Atsushi Taruya (Kyoto university)  Perturbative description of Vlasov-Poisson system in cosmology: approaching and going beyond shell-crossing   (pdf)
Emanuele Tassi (Aix-Marseille Université)   A reduced Landau fluid model for collisionless magnetic reconnection   (poster)
Romain Teyssier (Université de Zurich) High performance N body simulations for modelling large scale structures in the universe   (pdf)
Jihad Rachid Touma (American University Beirut) Secular Collisionless Dynamics around Massive Central Bodies   (pdf)
Pallavi Trivedi (Inst. for Plasma Research, Ahmedabad) Vlasov simulations of Driven Electrostatic Phase Space Vortices in a 1-D electron-ion plasma   (poster)
Natalia Tronko  (Max Planck Institute for Plasma Physics) Second order Hamiltonian gyrokinetic models for particle-in-cell codes   (pdf)
Eugene Vasiliev (Oxford University) Beyond collisionless Boltzmann equation: when relaxation is important   (pdf)
Michel Vittot (Aix-Marseille Université)   A Geometrical Version of the Maxwell-Vlasov Hamiltonian Structure   (pdf)
Madalina Vlad (National Institute for Laser, Bucharest) Hidden drifts and turbulence evolution   (pdf)
Yoshiyuki Y. Yamaguchi (Kyoto University)  Relaxation and long-time correlation of finite-size fluctuation in thermal equilibrium   (pdf)
Kohji Yoshikawa (University of Tsukuba) Vlasov–Poisson simulation of collisionless self-gravitating systems and its application to cosmological neutrinos in the large-scale structure of the universe  (pdf)