Explicaciones de Layman: ¿Qué es la amortiguación de Landau?

Vamos a comenzar a revisar un poco de historia:

1936: Lev Landau presenta la ahora llamada ecuación Landau-Fokker-Planck, un modelo cinético de colisión para la física del plasma. Introducción de la noción de relajación en plasmas, es decir, aumento de la entropía (o pérdida de información).
Figura de Tumblr. Lev Landau y su peinado de gravedad cero.

1946: Landau vuelve al problema con una nueva idea: relajación sin aumento de entropía (un sistema conservador puede exhibir un comportamiento irreversible). Esta nueva idea lleva la ecuación de Vlasov-Poisson al octágono, que sigue siendo un oponente asombroso de los matemáticos y físicos.

En el régimen sin colisión (+ movimiento no relativista, iones pesados, sin campo magnético), un plasma diluido está bien descrito por la ecuación de Vlasov no lineal (o ecuación de Boltzmann sin colisión, en el contexto de dinámica de galaxias [1]). La ausencia de colisiones significa que la ecuación de Vlasov-Poisson es reversible en el tiempo (por lo tanto, no aumenta la entropía). Landau observó, estudiando las singularidades en el plano complejo, una disminución exponencial en las oscilaciones de la densidad numérica de electrones en el plasma (ondas en los plasmas), de modo que tenemos cierta estabilidad local en el espacio de fases (“equilibrio”). Este fenómeno, la decadencia exponencial, se llama ahora Amortiguación de Landau (o relajación violenta en la dinámica de las galaxias).

Notas:
[1] La principal diferencia entre las interacciones electrostática y gravitacional es que, en este último caso, la amortiguación de Landau debería ocurrir solo a longitudes de onda más pequeñas que la longitud de Jeans (más allá de esta escala, dominamos la inestabilidad de Jeans.

Referencias
Cedric Villani apuntes de la página en smai.emath.fr y [0904.2760] Sobre la amortiguación de Landau (con Clément Mouhot)
LANDAU DAMPING en la página en warwick.ac.uk

Para más:
Mecánica estadística sin equilibrio: ¿es la hipótesis ergódica detrás de las estadísticas de Lynden-Bell?
¿Cuál es una explicación intuitiva de las estadísticas de Lynden-Bell en su teoría de la relajación violenta?

La amortiguación de Landau es una colisión menos amortiguación de las ondas donde un electrón que se mueve con la velocidad de fase de la onda gana energía y, por lo tanto, amortigua la onda.