Bayreuth 1998 – wissenschaftliches Programm
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P: Plasmaphysik
P 10: Entladungen II
P 10.3: Vortrag
Dienstag, 10. März 1998, 10:00–10:15, H13
Stochastischen Resonanz bistabiler Entladungen — • T. Klinger und A. Piel — Institut für Experimentelle und Angewandte Physik, Christian–Albrechts–Universität Kiel
Bistabilität und Hysterese spielen bei nahezu allen nichtlinearen Phänomenen in Plasmen eine große Rolle. Dazu zählt vor allem die Hysterese bei der Etablierung stabiler und instabiler Entladungssmodi. Desweiteren finden sich in charakteristischen Plasmagrößen häufig Fluktuationen stochastischer Natur, generell als „Rauschen“ bezeichnet. Stochastische Resonanz ist ein nichtlinearer Effekt, der auf diesen beiden für ein Plasma generischen Eigenschaften beruht [1]. Die Bistabilität des Plasmas wird dabei durch ein Doppelwallpotential modelliert, dessen Minima die beiden verschiedenen (stabilen oder instabilen) Zustände repräsentieren. Durch das inhärente Rauschen induziert, erfolgen stochastisch Übergänge zwischen beiden Zuständen. Eine von außen hinzugefügte periodische Störung erfährt eine starke resonante Überhöhung, sofern für die Anregungsfrequenz fext ≈ Tk−1 gewählt wird, wobei Tk die mittlere Zeit zwischen je zwei Übergängen ist. Es wird in diesem Beitrag stochastische Resonanz in einem Gasentladungsplasma experimentell untersucht. Die beiden hysteretischen Zustände entsprechen den zwei oszillatorisch instabilen Entladungsmodi thermionischer Plasmadioden. Stochastische Resonanz wird im Spektrum und durch statistische Zeitreihenanalyse der Fluktuationen des Stromflusses im Plasma eindeutig nachgewiesen.
[1] K. Wiesenfeld und F. Moss, Nature 373, 33 (1995)