Magnetized plasmas occurring in nature as well as in fusion laboratories are often irregularly shaken by magnetic field fluctuations. The so-called 'coherent scattering' of electromagnetic waves from nonuniform, irregularly moving plasmas is investigated in the case where the scattering wavelength is large compared to the Debye length, but of the order of the irregularities correlation length. The scattered signal frequency spectrum is shown to be a transform of the plasma motion statistical 'characteristics'. When the scattering wavelength is larger than the plasma motion correlation length, the frequency spectrum is shown to be of a Lorentzian shape, with a frequency width that provides a direct measurement of the cross-B particle diffusion coefficient. This is illustrated by two series of experimental results: radar coherent backscattering observations of the auroral plasma, and far infrared scattering from tokamak fusion plasma. Radar coherent backscattering shows the transition from Gauss to Lorentz scattered frequency spectra. In infrared laser coherent scattering experiments from the Tore-Supra tokamak, a particular frequency line is observed to present a Lorentzian shape, that directly provides an electron cross-field diffusion coefficient. This diffusion coefficient agrees with the electron heat conductivity coefficient that is obtained from the observation of temperature profiles and energy balance.
自然現象および核融合実験装置において発生する磁化プラズマは、しばしば磁場変動によって不規則に揺動する。非一様で不規則に運動するプラズマからの電磁波のいわゆる「コヒーレント散乱」を、散乱波長がデバイ長に比べて大きいが、不規則性の相関長と同程度の場合について調べた。散乱波の周波数スペクトルは、プラズマ運動の統計的「特性」の変換であることが示される。散乱波長がプラズマ運動の相関長よりも大きい場合、周波数スペクトルはローレンツ型となり、その周波数幅はプラズマの垂直拡散係数を直接測定することを可能にする。これは2系列の実験結果によって例証される。すなわち、オーロラプラズマからのレーダーコヒーレント後方散乱観測と、トカマク核融合プラズマからの遠赤外線散乱である。レーダーコヒーレント後方散乱は、ガウス型からローレンツ型への散乱周波数スペクトルの遷移を示す。トア・シュプラ・トカマクにおける遠赤外線レーザーコヒーレント散乱実験では、特定の周波数線がローレンツ型を示し、それが電子の垂直拡散係数を直接与える。この拡散係数は、温度分布とエネルギー収支の観測から得られる電子熱伝導係数と一致する。