Kiel 2004 – wissenschaftliches Programm

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P: Plasmaphysik

P 10: Postersitzung: Niedertemperaturplasmen Plasmatechnologie II, Staubige Plasmen II, Magnetischer Einschluss II

P 10.23: Poster

Dienstag, 9. März 2004, 17:45–19:30, Foyer

Coulomb-Kristallisation in expandierenden laser-gekühlten neutralen Plasmen — •Thomas Pohl, Thomas Pattard und Jan-Michael Rost — MPI für Physik komplexer Systeme, Dresden

Fortschritte in experimentellen Techniken zum Einfangen und Kühlen atomarer Gase haben es in den letzten Jahren ermöglicht, erstmals ultrakalte Plasmen (T≪ 1K) durch Photoionisation laser-gekühlter Atome zu erzeugen. Dabei heizt sich jedoch das Plasma aufgrund der Ausbildung von räumlichen Korrelationen einerseits sowie durch Dreikörper-Rekombination anderseits sehr schnell auf, sodass es unmöglich ist, auf diese Weise ein stark gekoppeltes Plasma zu erzeugen. Eine mögliche Lösung dieses Problems besteht darin die Ionen während der Expansion weiter zu kühlen.

Wir beschreiben ein solches Szenario auf der Basis einer Hybrid-Molekular-Dynamik-Methode, die es erlaubt das Plasma auf experimentellen Zeitskalen (≈ 100µs) zu untersuchen und gleichzeitig die stark gekoppelte Ionen-Dynamik einzubeziehen [2]. Es zeigt sich, dass zusätzliches Doppler-Kühlen die Expansion des Plasmas erheblich modifiziert und damit die Bildung eines Plasmas mit exotischen Eigenschaften ermöglicht, in dem die elektronische Komponente schwach gekoppelt ist während die Ionen Effekte starker Kopplung aufweisen. In Abhängigkeit von den Plasmaparametern führt dies zum Auftreten einer gitterähnlichen Ordnung (Nahordnung) oder sogar zur Ausbildung von Schalen-Strukturen (Fernordnung) während der Expansion.

[1] T. C. Killian et al., Phys. Rev. Lett. 83, 4776 (1999)

[2] T. Pohl, T. Pattard and J. M. Rost (eingereicht)