Untersuchung warmer dichter Materie mit Schockwellen

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Privatdozentin Dr. Heidi E.M. Reinholz; Professor Dr. Gerd Röpke
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 409807083

Die Physik hoher Energiedichten ist ein seit Jahrzehnten aktuelles Gebiet der Forschung, das in den letzten Jahren erneut großen Aufschwung erhielt. Das hängt mit neuen experimentellen Möglichkeiten zur Erzeugung von warmer dichter Materie und ihrer Diagnose unter Laborbedingungen mit Hilfe hochenergetischer Strahlung zusammen. Aber auch neue Möglichkeiten der Beobachtung von astrophysikalischen Objekten, wo diese Art der Materie vorkommt, als auch interessante Anwendungen, wie der Anti-Meteroiten-Schutz für Raumschiffe , Kernfusion oder die Sicherheit bei Kernspaltungen, spielen dafür eine Rolle. Die jüngsten experimentellen Methoden erlauben die Erzeugung von Drucken bis zu GPa und ermöglichen damit die Untersuchung von Struktur und Eigenschaften verschiedenster Materialien unter unterschiedlichsten Bedingungen.Das vorliegende Projekt von Wissenschaftlern des IPCP RAS (Russland) und des Institutes für Physik der Universität Rostock befasst sich mit grundlegenden Problemen nichtidealer Plasmen. Die russische Gruppe wird Experimente zu optischen und Transporteigenschaften an schock-komprimierten stark korrelierten Plasmen durchführen. Die theoretische Beschreibung wird vor allem durch die deutsche Gruppe unter Verwendung eines modernen quantenstatistischen Zuganges (Greenfunktion, Lineare Response-Theorie, numerische Simulationen) durchgeführt. Es wird die dielektrische Funktion zur Charakterisierung der Response des Systems berechnet. Die Expertise für die Simulation der thermodynamischen Parameter wird durch die russische Gruppe geliefert.Innerhalb dieses Projektes liegt der Fokus auf der Reflektivität und der Viskosität. Die Reflektivität wird bei verschiedenen Drucken und Temperaturen untersucht, um die Physik des sich entwickelnden Plasmaprofils an der Targetoberfläche zu verstehen. Neue Schockwellen-Experimente werden entwickelt. Als Target sind dichte Edelgase (Xenon, später Argon und Krypton) geplant. Die Messwerte zu den Polarisationseigenschaften werden genutzt, um ein detailiertes Modell des Mediums unter Berücksichtigung der mikroskopischen Prozesse in der Schockwellenfront zu entwickeln. Die Vermutung, dass das Verhältnis der Viskosität zur Entropiedichte ein universelles Minimum hat, ist noch immer ein offenes Problem. Es soll in diesem Projekt zunächst theoretisch für die untersuchten Systeme behandelt werden, um langfristig Experimente zu planen. Die gemeinsamen experimentellen und theoretischen Arbeiten werden das Verständnis der physikalischer Vorgänge in hoch korrelierten System vertiefen. Die Ergebnisse sind von grundlegender Relevanz, nicht nur aus grundlagenphysikalischer Sicht, sondern auch als Input für Simulationen, beispielsweise zu mögliche Anwendungen, wichtig.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Russische Föderation
• Partnerorganisation: Russian Foundation for Basic Research
• Kooperationspartner: Professor Dr. Yury B. Zaporozhets