Ferninfrarotstreuung an komplexen Plasmen

• Applicant: Professor Dr. Jörg Winter
• Subject Area: Optics, Quantum Optics and Physics of Atoms, Molecules and Plasmas
• Term: from 2008 to 2011
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 56992969

Komplexe, oder „staubige“ Niedertemperaturplasmen enthalten neben Elektronen, Ionen und Neutralteilchen auch kleinste Partikel. Die Partikel sind typischerweise elektrisch negativ geladen. Ihr Potential ist gemäß dem Debye-Hückel Ansatz abgeschirmt. Die geladenen Partikel sind im Plasma eingeschlossen. Wenn die Wechselwirkungsenergie der Teilchen hinreichend groß ist gegenüber der Bewegungsenergie, kann es zur Bildung geordneter Strukturen kommen (Coulomb- bzw. Plasmakristalle). Deren Skalierungslänge und damit auch der Partikelabstand ist von der Größenordnung der Debyelänge λD (in diesen Plasmen ca. 100-500 μm). Benutzt man Strahlung mit Wellenlängen in diesem Bereich (fernes Infrarot, FIR), kann man in Analogie zur Röntgenstreuung an Festkörpern die Struktur und Dynamik der Systeme untersuchen. Streuung im FIR hat das Potential, eine wichtige Methode für die Untersuchung kollektiver Effekte in komplexen Plasmen zu werden. Ein erstes Teilziel (proof-of-principle Experiment) ist es, die Interferenz von FIR Strahlung an großen statischen Coulombsystemen durch Messung von Beugungsreflexen zu beobachten und die Strukturinformation mit der von Kamerabeobachtungen zu vergleichen. Anschließend soll die Dynamik des Systems beim kontrollierten Übergang in den ungeordneten (flüssigen) Zustand untersucht werden, wobei z.B. an die Bestimmung des Pendats zum Debye-Waller-Faktor gedacht wird. In einer möglichen Weiterführung würde man die Vorteile von intensiven beschleunigerbasierten FIR Quellen nutzen (Verbundforschung).

• DFG Programme: Research Grants