Plasmaphysik mit intensiven Laser- & Ionenstrahlen

Unser Forschungsschwerpunkt in diesem Bereich liegt zurzeit auf der Wechselwirkung von Laserstrahlen mit Materie. Dies beinhaltet die Erzeugung verschiedener Plasmazustände und die Entwicklung von Diagnostiken zu deren Charakterisierung. Bestrahlt man Materie mit einem Laser ausreichend hoher Intensität, so kann an der Oberfläche der Materie ein Plasma entstehen. Ein Teil der Laserenergie wird während der Wechselwirkung auf freie Elektronen übertragen, welche dadurch beschleunigt werden. Ab einer Laserintensität von ca. 1018 W/cmerreichen diese Elektronen relativistische Geschwindkeiten. Man spricht dann auch von relativistischen Laserintensitäten. Durch die Wechselwirkung werden Zustände hoher Energiedichten (Mbar - Gbar), bei nahezu Festkörperdichte und Temperautren bis ca. 10 Mio. Grad erzeugt. Die Untersuchung solcher Materie findet in vielen Bereichen der Physik, beispielweise Astrophsik oder Fusionsforschung, großes Interesse.

Diese Forschung wird durch die Zusammenarbeit und die Nutzung der Großgeräte des Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, GSI in Darmstadt ermöglicht. An der GSI gibt es unter anderem die weltweit einzigartige Möglichkeit, einen intensiven Laserstrahl mit einem Schwerionenstrahl zu kombinieren.

PHELIX-Laser
UNILAC
SIS 18

Als Bachelor-, Master- oder PhD-Student/in nimmt man an Experimenten mit internationaler Besetzung teil, lernt verantwortungsvoll in einer Gruppe zu arbeiten und nutzt die Ergebnisse dieser Experimente für eigene Konferenzbeiträge (DPG, etc.), Veröffentlichungen, Bachelor-, Master- sowie Doktorarbeiten.

Wöchentliche Gruppenbesprechungen finden bei der GSI statt. Dabei werden in einer lockeren Atmosphäre Physik, relevante  Veröffentlichungen, Experimentvorbereitungen oder die Ergebnisse der gelaufenen Experimente diskutiert. Jeder Student wird auch individuell betreut, insbesondere während des Schreibens seiner Arbeit.


Entwicklung von Diagnostik und Simulationen für plasmaphysikalische Experimente an FAIR

Mit Bezug zu dem neu entstehenden Beschleunigerzentrum FAIR, fördert das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) auch Projekte an der Goethe Universität. Neben der wichtigen Entwicklungsarbeit für FAIR, bietet dieses Projekt die Möglichkeit, junge Wissenschaftler und Studenten an der Entwicklung der Diagnostiken teil zu haben und daran ausgebildet zu werden.

Teilchenstrahlen mit bisher unerreichter Intensität, wie sie in Zukunft von FAIR geliefert weden, eignen sich hervorragend für die Erzeugung von Materie hoher Energiedichten durch Ionenstrahl-Materie-Wechselwirkung. Ein wichtiges Werkzeug für die Untersuchung solcher Materie ist Röntgenstrahlung. Durch sie bekommt der Wissenschaftler Zugang zu wichtigen Parametern der erzeugten Materiezustände. Die Detektoren zur Messung der Röntgenstrahlung sind während den Experimenten allerdings extremen Bedingungen ausgesetzt. Dies erfordert die Entwicklung von Diagnsotiken, welche unter diesen extremen Bedingungen eingesetzt werden können.

Zu diesem Zweck wurde am Institut für Angewandte Physik ein zusätzliches Labor geschaffen. Hier können die neuen Diagnostiken entwickelt und getestet werden. Das Grundprinizip der neuen Diagnsotiken basiert auf der indirekten Detektion der Röntgenstrahlung. In einem ersten Schritt wird die Röntgenstrahlung mit Szintillatoren in sichtbare Strahlung umgewandelt und anschließend zu einem Detektor transportiert. Die Experimentelle Arbeit wird dabei durch Simulationen unterstützt.

Folgende Bachelor- und Masterarbeiten zu diesem Projekt sind zu vergeben:

Master:
Charakterisierung der Konversionseffizienz sowie der spektralen/örtlichen Auflösung einer Röntgendiagnostik. Das Röntgenspektrum soll dabei durch die Verwendung eines Röntgen-Kristall-Spektrometers und eines Szintillator basierten indirekten Röntgendetektors aufgenommen werden.


Ansprechpartner

Dr. Olga Rosmej, Priv. Doz.

Planckstraße 1
64291 Darmstadt

 

Tel.: +49 (0)6159 71 1323

o.rosmej@gsi.de

Dr. Paul Neumeyer

 

Planckstraße 1
64291 Darmstadt

 

Tel.:+49 (0)6159 71 1801

p.neumeyer@gsi.de

Sero Zähter

Doktorand

Max-von-Laue-Str. 1
60438 Frankfurt am Main

Raum: 02.319
Tel.: +49 (0)69 798 47431
Fax.: +49 (0)69 798 47443

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