Bonn 2001 – wissenschaftliches Programm

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GR: Gravitation und Relativitätstheorie

GR 1: Fundamentalphysik im Weltraum

GR 1.6: Vortrag

Montag, 26. März 2001, 17:30–18:00, VII

Flüssige und kristalline Plasmen unter Schwerelosigkeit — •U. Konopka, G.E. Morfill, H.M. Thomas, R. Quinn, K. Tarantik, G. Söllner, R. Sütterlin, A. Ivlev, M. Zuzic, B. Annaratone, D. Samsonov und S. Khrapak — Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, 85741 Garching

Bereits vor einigen Jahren konnte gezeigt werden, dass ’Komplexe Plasmen’ (Plasmen aus Ionen, Elektronen und geladenen Mikropartikel) einem spontanen Phasenübergang unterliegen, bei dem völlig ungeordnete Systeme über eine quasi flüssige Phase in eine kristalline Struktur, dem ’Plasmakristall’, übergehen können. Dynamik und Gleichgewichtszustände werden durch zwischen den Teilchen wirkende elektrostatischen Kräfte, Ionenreibungs-, thermophoretische und gravitative Kräfte bestimmt. Unter Laborbedingungen sind daher die vertikalen Ausmaße der komplexen Plasmen auf nur wenige Millimeter Ausdehnung beschränkt. Daher wurden Experimente unter Schwerelosigkeit in Form von Parabelflügen oder Raketenflügen durchgeführt. Zudem sind Experimente auf der internationalen Raumstation im Gange. Wir stellen Ergebnisse aus einer Reihe von Schwerelosigkeitsexperimenten zu komplexen Plasmen vor. Unter anderem diskutieren wir die beobachtbaren Phasenübergänge, Wellenphänomene, die Existenz von Konvektionsrollen und allgemeine Strukturbetrachtungen. Aufgrund der speziellen Eigenschaft der komplexen Plasmen, dass in der Regel jedes Mikroteilchen individuell beobachtet werden kann, können diese und weitere Phänomene auf kinematischen Niveau durch einfache Videoaufzeichnung untersucht werden. Zudem entbehren diese Bilder nicht einer unerheblichen Ästhetik.