Berechnung plasma- und astrophysikalisch relevanter atomarer Daten der Eisengruppe mit Hilfe von parallelisierten R-Matrix-Verfahren

• Antragsteller: Professor Dr. Günter Wunner
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2001 bis 2004
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5308592

Das physikalische Ziel dieses Projektes ist die möglichst genaue und vollständige Berechnung der für die Astrophysik und für technologische Anwendungen relevanten atomaren Daten von Eisen in allen Ionisationsstufen und der benachbarten Elemente Kobalt und Nickel ("Eisengruppe") für niederenergetische (~0.1 eV - 20 eV) und mittelenergetische (~20 eV - 200 eV) Streuprozesse unter Verwendung der zuverlässigsten theoretisch-physikalischen und numerischen Methoden, die gegenwärtig zu Verfügung stehen (R-Matrix-Verfahren). Im Mittelpunkt stehen dabei elektronische Stoßanregung- und Stoßionisierungs-Querschnitte, Ratenkoeffizienten, elektromagnetische Übergangswahrscheinlichkeiten und Photoionisierungsquerschnitte. Aufgrund der sehr großen Anzahl energetisch eng benachbarter Terme, die sich aus der offenen 3d-Schale in diesen Atomen und Ionen ergibt, wird die numerische Berechnung der gesuchten Größen extrem aufwendig. Rechnungen mit physikalischer Aussagekraft erfordern bei niedrigen Energien selbst auf Rechnern vom CRAY-T3E-Typ ein Minimum von einigen Tausend CPU-Stunden. Diese Zeit erhöht sich noch deutlich, wenn mittelenergetische Streuprozesse betrachtet werden sollen. Ein weiterer physikalischer Fortschritt ist hier nur möglich, wenn massiv-parallele Rechner zum Einsatz kommen. Neben der physikalischen Zielsetzung ist daher die Erweiterung des atomphysikalischen R-Matrix-Zugangs auf massiv-parallele Rechnerarchitektur ein weiteres zentrales Anliegen des Vorhabens. Weiter sollen auch relativistische Effekte - in einem ersten Schritt über ein LS-jj-Umkopplung und dann im Rahmen eines Breit-Pauli-Zugangs - mit berücksichtigt werden. Die Leistungsfähigkeit der zu erstellenden Verfahren soll am Beispiel ausgewählter Ionen der Eisengruppe, die für die Astro- und Plasmaphysik von Wichtigkeit sind, nachgewiesen werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen