Bochum 2002 – wissenschaftliches Programm

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PV: Plenarvorträge

PV III

PV III: Plenarvortrag

Dienstag, 19. März 2002, 09:00–09:45, HZO 30

Relativistische Laser-Plasmaphysik mit ultrakurzen Pulsen — •Oswald Willi — Institut für Laser- und Plasmaphysik, Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf

Bahnbrechende Entwicklungen neuer Lasertechnologien in den letzten Jahren erlauben Laserpulse bis zu einer Leistung von einem PW mit einer subpikosekunden Pulsdauer zu erzeugen. Diese ultrakurzen, superintensiven Laserpulse können extreme Bedingungen erzeugen und eröffnen Möglichkeiten zur Untersuchung von fundamentalen physikalischen Prozessen und für faszinierende Anwendungen in einem neuen Parametergebiet. Zum Beispiel beträgt bei Intensitäten von ≈ 5*10²⁰ W/cm² der Lichtdruck 150 Gbar und das elektrische Feld ≈ 2*10¹¹ V/cm. Weiterhin werden in Simulationen magnetische Felder von mehreren hundert Mgauss vorhergesagt. Die Laser-Wechselwirkung mit Plasmen liefert einzigartige Bedingungen für Studien zur nichtlinearen Dynamik eines makroskopischen Systems im relativistischen Bereich. In mehreren experimentellen Studien wurden in den letzten Jahren mit ultrakurzen, intensiven Laserpulsen verschiedene Prozesse untersucht. So wurde zum Beispiel erstmals die relativistische Selbstfokussierung eines Laserpulsers in einem Plasmakanal experimentell demonstriert; ein Schlüsselprozess für alle derartigen Experimente. Dabei wurden - in enger Kooperation mit theoretischen Physikern am Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Garching (MQO) - die Vorhersagen dreidimensionaler Simulationsrechnungen in wesentlichen Teilen experimentell bestätigt, so z.B. die Erzeugung von kA-Strömen in mikroskopischen Filamenten, die Entstehung Mgauss Magnetfeldern oder die gerichtete Beschleunigung von Elektronen auf Energien von vielen MeV. Es wurden auch hochintensive gepulste Protonenstrahlen erzeugt und zur Untersuchung kurzlebiger Plasmen verwendet. Dies eröffnet völlig neue Möglichkeiten, z.B. Detektion transienter elektrischer Feldverteilungen in Plasmen, wie erstmals gezeigt wurde.