Is a Plasma Diamagnetic?

Classical plasmas in thermodynamic equilibrium should be neither paranor diamagnetic due to the action of the Lorentz force. Magnetic confinement, however, is based on the observed diamagnetism of laboratory plasmas. The apparent paradox is investigated on the basis of the resistive magnetohydrodynamic equations. It is found that, at least in simple plasma configurations, these equations do not permit a solution, i. e. the paradox cannot be resolved. It seems that the Lorentz force is a test-particle approximation which is not suitable to describe the interaction of moving particles in agreement with the conservation of energy. Résumé Les plasmas classiques en équilibre thermodynamique ne devraient être ni parani diamagnétiques à cause de l’action de la force de Lorentz. Pourtant le confinement magnétique des plasmas en laboratoire est fondé sur leur diamagnétisme observé. Le paradoxe est exploré sur la base des équations de la théorie magnéto-hydrodynamique résistive. On trouve que ces équations ne permettent pas une solution unique, en tout cas pour des configurations simples; c’est à dire qu’il n’est pas possible de résoudre le paradoxe. Il semble que la force de Lorentz représente seulement une approximation pour des particules singulières. Si l’on veut observer la conservation d’énergie, il faut admettre que cette force n’est pas appropriée pour décrire exactement l’interaction des particules en mouvement.