Supraleitender 4 Tesla Solenoid
Final Report Abstract
Mit Hilfe der supraleitenden Magneten können hoch magnetisierte staubige Plasmen erzeugt werden. Der Magnet ist zentrales Arbeitsgerät für die im Sonderforschungsbereich TR24, Greifswald-Kiel 'Fundamentals of Complex Plasmas' im Teilprojekt A2 'Magnetized Dusty Plasma' durchgeführten und geplanten Untersuchungen. Ziel ist es, mit Hilfe des Magneten, neben den Elektronen und Ionen, die bei magnetischen Induktionen von 20 mT bzw. 500 mT als magnetisiert angesehenen werden können, auch die Staubkomponente zu magnetisieren. Dies kann bei Nanostaub, also Staub mit einem Durchmesser von etwa 100nm, bei magnetischen Induktionen von 4 Tesla bewerkstelligt werden. Neben der Untersuchung der Modifikation der Wechselwirkung von Systemen aus 1 bis 4 Staubteilchen in der Randschicht eines Plasmas, bei denen insbesondere der Ionen-Fokus im Vordergrund steht, ist eine weitere Stoßrichtung die Untersuchung der Dynamik von großen Nanostaubwolken, die bis einer Milliarde einzelner Teilchen enthalten. Die für staubigen Plasmen genutzten Hochfrequenz-Parallelplatten-Entladungen zeigen bei magnetischen Induktionen größer als 200 mT eine starke Filamentierung des Plasmas, die der Erzeugung stabiler Staubwolken entgegensteht. Eine wesentliche Aufgabe ist deshalb die Entwicklung von Entladungssystemen, die für die Erzeugung von filamentfreien Plasmen bei hohen Magnetfeldern geeignet sind. Nanostaubwolken, die in diesen Systemen produziert werden, zeigen darüber hinaus eruptionsartige Vorgänge (Radial Dust Ejections, RDE), deren Dynamik studiert wird. An den mikroskopischen, vertikal ausgerichteten Zweiteilchensystemen haben wir die Modifikation des Ionen-Fokus studiert. Es zeigt sich im Vergleich zum nicht magnetisierten System, dass die Modifikation des Fokus einsetzt, wenn die Plasmafrequenz der Ionen gleich ihrer Zyklotronfrequenz ist. Die Skalierung mit dem Verhältnis dieser beiden Frequenzen konnte auch für die Elektronen nachgewiesen werden.
Publications
- Ion-Wake-Mediated Particle Interaction in a Magnetized-Plasma Flow. Physical Review Letters 109 135001 (2012)
J. Carstensen, F. Greiner, A.Piel
- Magnetizing a Complex Plasma without a Magnetic Field. Physical Review Letters 109 155003 ( 2012)
H. Kählert, J. Carstensen, M. Bonitz, H. Löwen, F. Greiner, A. Piel
- Trapping of Nanodust Clouds in a Magnetized Plasma. AIP Conf. Proc. 1521, 265 (2013)
F. Greiner, J. Carstensen, N. Köhler, I. Pilch, A. Piel
