Meet Brock Klippenstein!
le français suivit
Brock Klippenstein is a Ph.D. student at the University of Manitoba working with Dr. Andreas Shalchi. His research focuses on the study of the transport of energetic particles, such as cosmic rays, moving through turbulent magnetic fields. Brock obtained his Bachelor’s degree in a joint mathematics – physics and astronomy program, with a minor in computer science from the University of Manitoba. He subsequently completed his Master’s degree in mathematics at University of Manitoba, under the supervision of Dr. Raphaël Clouâtre and Dr. Richard Michaël Slevinsky, with a M.Sc. thesis on solving partial differential equations numerically, also done at the University of Manitoba.
One of the big open questions in physics revolves around the origin of cosmic rays. The current favored theory suggests that they acquire their high energy through a process called diffusive shock acceleration. Confirming this theory requires a comprehensive understanding of the complex motion of these particles. Moreover, predicting the trajectory of these particles holds practical significance, given their documented propensity to cause damage on electronics in space. Brock’s doctoral work holds potential in addressing challenges related to controlled fusion, as energetic particles propagating through turbulent plasma share similarities with those found in fusion reactors.
Due the chaotic nature of the magnetic fields that cosmic rays and other high-energy particles interact with in mediums such as the interstellar medium, accurately predicting their exact motion is unfeasible. Hence, the focus lies on determining the probability function of finding a particle at a certain time, position, and velocity, which involves solving the Fokker-Planck equation. In his work, Brock specifically delves into the (approximate) analytical solutions of the Fokker-Planck equation. The fundamental material required to solve this equation encompasses orthogonal polynomials and special functions, such as Airy and Bessel functions.
This figure shows f as a function of z and μ and is a solution of the one-dimensional Fokker-Planck equation in late times. Here, μ=vz/v where vz is the z component of the velocity and v is the total speed. Français: Cette figure montre f comme une fonction de z et μ et est une solution de l’équation de Fokker-Planck en 1D à long terme. Ici, μ= vz/v où vz est la vitesse selon l’axe z et v est la vitesse totale.
Brock Klippenstein (il) est étudiant en doctorat à l’University of Manitoba travaillant avec Dr. Andreas Shalchi. Ses recherches portent sur l’étude du transport de particules énergétiques, telles que les rayons cosmiques, se déplaçant à travers des champs magnétiques turbulents. Brock a obtenu son Bachelor dans un programme conjoint de mathématiques et de physique/astronomie, avec une mineure en informatique, à l’University of Manitoba. Il a par la suite complété sa maîtrise en mathématiques au même endroit, sous la direction de Dr. Raphaël Clouâtre et de Dr. Richard Michaël Slevinsky, avec une thèse de Master sur la résolution numérique d’équations aux dérivées partielles.
L’une des grandes questions ouvertes en physique concerne l’origine des rayons cosmiques. La théorie actuellement privilégiée suggère qu’ils acquièrent leur énergie élevée grâce à un processus appelé accélération diffusive de choc. Confirmer cette théorie nécessite une compréhension globale du mouvement complexe de ces particules. De plus, prédire la trajectoire de ces particules revêt une importance pratique, étant donné leur propension documentée à causer des dommages à l’électronique dans l’espace. Les travaux de Brock pourraient également permettre de relever les défis liés à la fusion contrôlée, car les particules énergétiques se propageant dans un plasma turbulent partagent des similitudes avec celles trouvées dans les réacteurs à fusion.
En raison de la nature chaotique des champs magnétiques avec lesquels les rayons cosmiques et autres particules de haute énergie interagissent dans des milieux tels que le milieu interstellaire, il est impossible de prédire avec précision leur mouvement exact. Par conséquent, l’objectif est mis sur la détermination de la fonction de probabilité de trouver une particule à un certain moment, à une certaine position et une certaine vitesse, ce qui implique de résoudre l’équation de Fokker-Planck. Dans son travail, Brock se penche spécifiquement sur les solutions analytiques (approximatives) de l’équation de Fokker-Planck. Le matériel fondamental requis pour résoudre cette équation comprend des polynômes orthogonaux et des fonctions spéciales, telles que les fonctions d’Airy et de Bessel.