Investigation of relativistic plasmas produced by irradiating micrometer-sized solid-density hydrogen and argon droplets with ultraintense laser pulses

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Robert Evaristo Grisenti; Professor Dr. Malte C. Kaluza
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 221685002

Bei der Wechselwirkung hochintensiver Laserpulse mit Materie können Bedingungen erzeugt wer-den, die für eine große Bandbreite von grundlegenden und interdisziplinären Forschungsfeldern interessant sind. Dazu gehört neben Fragestellungen der Astrophysik z.B. zur Zustandsbeschreibung im Innern großer Planeten und kleinerer Sterne auch die Entwicklung kompakter Protonen-beschleuniger, die als zukünftige Alternative bei der Behandlung von Tumoren oder als Eingangs-puls für konventionelle Beschleuniger dienen könnten. Allerdings können die hierfür notwendigen extremen Drücke oder Protonenenergien noch nicht erreicht werden, da in vielen Fällen das Ver-ständnis der mikroskopischen Abläufe noch nicht ausreicht. Wir schlagen daher vor, Tröpfchen aus Wasserstoff oder Argon mit einem Durchmesser von wenigen Mikrometern als ideale, Massen-limitierte Targets zu verwenden. Diese aus einem laminaren Flüssigkeitsjet gebildeten Tröpfchen erlauben die Untersuchungen relativistischer Laser-Plasma-Wechselwirkungen im Licht der oben genannten Fragestellungen. Insbesondere erlaubt die geplante Kombination dieser Tröpfchen mit zwei verschiedenen Hochleistungslasersystemen Untersuchungen, bei denen die Laserpulsenergie über einen Bereich von mehr als zwei Größenordnungen variiert werden kann. Dadurch werden zum einen systematische Untersuchungen der zugrundeliegenden physikalischen Effekte bei der Erzeugung von warmer, dichter Materie möglich. Zum anderen ist zu erwarten, dass mit diesen Untersuchungen die Eigenschaften der so erzeugten Protonenstrahlen verbessert werden können, die für die Realisierung von Protonenbeschleunigern der nächsten Generation notwendig sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Dr. Paul Neumayer