Bonn 2000 – wissenschaftliches Programm

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P: Plasmaphysik

P 13: Staubige Plasmen

P 13.3: Vortrag

Freitag, 7. April 2000, 12:00–12:15, HS III

Finite 2D Coulomb-Cluster in staubigen Plasmen — •M. Klindworth, A. Melzer und A. Piel — Institut für Experimentelle und Angewandte Physik, Christian-Albrechts-Universität Kiel, 24098 Kiel, Germany

Finite 2D Coulomb-Cluster bestehen aus einer kleinen Anzahl N<50 von (Punkt-)Ladungen in einer Ebene, die sich unter der gegenseitigen Abstoßung und eines begrenzenden Einfangpotentials zu energetischen Minimalkonfigurationen anordnen. Solche Systeme sind von Bedeutung z. B. bei Elektronen auf flüssigem Helium und Quantendots. In staubigen Plasmen können “klassische” Analoga dieser Coulomb-Cluster erzeugt werden, indem man mikrometergroße Partikel in der Randschicht einer Gasentladung einfängt. Die Partikel laden sich durch den Zustrom von Elektronen und Ionen negativ bis etwa 10 000 Elementarladungen auf, so daß eine starke (abgeschirmte) Coulombwechselwirkung zwischen den Partikeln erreicht wird. Die experimentell gefundenen Minimalkonfigurationen werden mit theoretischen Vorhersagen verglichen, nach denen sich die Punktladungen in konzentrischen Ringen anordnen sollen. Stabilitätsanalysen zeigen, daß der erste dynamisch instabile Zustand in diesen Clustern einer Rotation zweier Ringe relativ zueinander entspricht. Die nötige Anregungsenergie ist stark von der Teilchenzahl N abhängig. Es werden Experimente vorgestellt, bei denen diese differentielle Rotation mit Hilfe des Strahlungsdruck von fokussierten Laserstrahlen angeregt wird. Neben den Rotationen können auch strukturelle Übergänge angeregt werden. Die experimentellen Ergebnisse werden zudem mit Simulationen verglichen.