Oberflächendynamik von Plasmen auf laserangeregten Festkörpern untersucht mittels oberflächensensitiver Röntgenstrahlung von freien Elektronen Lasern

• Antragsteller: Professor Dr. Christian Gutt; Dr. Motoaki Nakatsutsumi
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen ; Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 436265460

Ziel unseres Projektes ist es, die Entwicklung der Dichte von Plasmen an der Oberfläche mit Freien Elektronenlasern zu visualisieren. Dazu werden werden wir Experimente mit oberflächensensitiver Röntgenbeugung sowohl im Kleinwinkelbereich (GISAXS) als auch im Bereich großer Beugungswinkel (GID) durchführen. Unzählige theoretische Studien legen nahe, dass die Dichte im Nanometerbereich eine dominierende Rolle bei der Laser-Plasma-Kopplung spielt, sie wurde jedoch noch nie auf direkte Weise experimentell getestet. Unsere hochauflösende Röntgenverfahren werden es erlauben, die wesentlichen Parameter von Plasmasimulationen experimentell zu testen und die Laser-Plasma-Wechselwirkung für ultraschnelle Prozesse zu optimieren. Die Wechselwirkung von hochintensiven Lasern mit Festkörpern erzeugt Plasmen mit hoher Dichte, an denen eine breite Palette nichtlinearer physikalischer Phänomene beteiligt ist. Solche Plasmen sind nicht nur von großer Bedeutung für astrophysikalische Phänomene, sondern auch vielversprechend für die Entwicklung besonders intensiver und kohärenter Lichtquellen und für neuartige Quellen von Ionenstrahlen. Hier ist die effiziente Deposition der Laserenergie im Plasma von großer Bedeutung. Im Allgemeinen geschieht die Einkopplung des Lasers in das Plasma entweder in Bereich der unteren kritischen Dichte der expandierenden Grenzfläche oder innerhalb der Skin-depth des überkritischen Plasmas. Um ein vollständiges Bild des Wechselwirkung zwischen Laser und Plasma zu erhalten und um den anschließenden Energietransport in das Volumen zu verstehen, ist es entscheidend, das sich dynamisch ändernde Dichteprofil mit einer Auflösung im Nanometerbereich und besser anzuschauen.Für dieses Projekt bringen wir die Expertise in Plasmaphysik (Nakatsutsumi) mit und Röntgenreflektivitäten bzw. kohärenter Röntgenstreuung (Gutt) zusammen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen