Stuttgart 2012 – wissenschaftliches Programm

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P: Fachverband Plasmaphysik

P 19: Komplexe und staubige Plasmen

P 19.2: Fachvortrag

Donnerstag, 15. März 2012, 14:30–14:55, V57.02

Strömungsvorgänge in magnetisierten staubigen Plasmen — •Torben Reichstein, Jochen Wilms und Alexander Piel — IEAP, CAU Kiel

In staubigen Plasmen sind neben statischen Strukturen auch dynamische Prozesse wie Strömungen und Wellen zentrale Forschungsthemen. Hierbei ist der Einfluss externer Parameter wie Magnetfeldern auf die Dynamik der Staubpartikel von großem Interesse. Ziel unserer Untersuchungen ist dabei ein detailliertes Verständnis der zugrundeliegenden Mechanismen. Am Beispiel eines magnetisierten anodischen Plasmas soll dies veranschaulicht werden. Hier bilden sich torusförmige Staubstrukturen aus, die eine komplexe Dynamik aufweisen. Einschluss und mittlere Strömung der Staubteilchen sind dabei in einem hierarchischen Modell beschrieben worden [1]. Durch weitere experimentelle Befunde motiviert haben wir das Modell erweitert und 3D-MD-Simulationen von Partikeln mit Yukawa-Wechselwirkung in einer toroidalen Falle durchgeführt. Die dabei beobachtete Strömung zeigt unerwartete Effekte wie die Ausbildung einer Schalenstruktur innerhalb der Strömung sowie – abhängig von der Stärke der Reibung – das spontane Ausbilden eines Wirbels oder eines stationären Schocks [2]. Vergleiche zwischen diesen Simulationen und experimentellen Beobachtungen mit Hilfe einer stereoskopischen Messung der Partikelbewegung werden vorgestellt.

Gefördert durch SFB-TR24/A2.

[1] I. Pilch et al., Phys. Plasmas 15, 103706, 2008

[2] T. Reichstein et al., Phys. Plasmas 18, 083705, 2011