thesis

Elektrische Leitfähigkeit dichter, schwerioneninduzierter Plasmen

Abstract

Intensive Ionenstrahlen sind besonders geeignet große Volumina von hoher Energiedichte in Materie mit einer guten Homogenität der Verteilung physikalischer Parameter zu erzeugen. Die experimentelle Erforschung von Materie unter extremen Zuständen von Druck, Temperatur und Dichte ist von hohem Interesse sowohl für die Grundlagenforschung als auch für die angewandte Physik. Dazu gehören Fragen der Astrophysik, Geophysik und der Energiegewinnung mit Hilfe der Trägheitsfusion. Zur Erforschung der Materie bei hoher Energiedichte gehören insbesondere Experimente zur thermodynamischen Zustandsgleichung und zu Transporteigenschaften. Die elektrische Leitfähigkeit ist eine der fundamentalen Eigenschaften der Materie. Obwohl in den letzten Jahrzehnten das theoretische Verständnis der elektrischen Leitfähigkeit bedeutende Fortschritte gemacht hat, gibt es weiterhin keine allgemeine Theorie, welche das Verhalten dieses Transportkoeffizienten unter unterschiedlichen Bedingungen vorhersagen kann. Deswegen sind Messungen dieser Größe von besonderer Bedeutung für die Grundlagenforschung. Zum ersten Mal wurden am Hochtemperaturmessplatz (HHT) der Plasmaphysikgruppe der Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) Darmstadt Messungen zur elektrischen Leitfähigkeit dichter, schwerioneninduzierter Plasmen durchgeführt. Zu diesem Zweck wurden Drahtförmige Festkörpertargets aus unterschiedlichen Materialien (Kupfer, Blei, Silber) mit hochintensiven Schwerionenstrahlen bis auf Temperaturen im Bereich von 0,1 eV innerhalb von 0.001 ms geheizt. Wegen der kurzen Heizzeit bleibt die Dichte der Targets in der Nähe der Festkörperdichte und der Druck steigt bis zu einigen kbar. Die Leitfähigkeit dieser Targets wurde mit Hilfe von am HHT neu entwickelten experimentellen Techniken untersucht. Die durchgeführten Messungen lieferten zeitaufgelöste Daten sowohl zur Änderung des elektrischen Widerstandes der Targets als auch zu ihrer hydrodynamischen Expansion, und ermöglichten dadurch die Bestimmung des spezifischen elektrischen Widerstandes, beziehungsweise der elektrischen Leitfähigkeit. Darüber hinaus wurden komplexe Simulationen durchgeführt, um theoretische Vorhersagen mit den Resultaten dieser Messungen zu vergleichen. Wir sind davon überzeugt, dass die gewonnenen Erfahrungen und entwickelten Diagnostikmethoden für zuküftige Experimente sehr wichtig sein werden, insbesondere im Rahmen des GSI Zukunftprojektes

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