Warm dense matter explored with shock wave experiments

• Applicants: Privatdozentin Dr. Heidi E.M. Reinholz; Professor Dr. Gerd Röpke
• Subject Area: Optics, Quantum Optics and Physics of Atoms, Molecules and Plasmas
• Term: from 2019 to 2023
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 409807083

• Final Report Year: 2023

Final Report Abstract

Im Rahmen des Projektes wurden Experimente zur Untersuchung warmer dichter Materie (Edelgasplasmen) durchgeführt, welche mit Schockwellen erzeugt wurden. Am Institut Problem Khimicheskoy Fiziki RAN in Chernogolovka konnten Xenon-Plasmen mit verschiedener Dichte und Temperatur erzeugt werden. Messungen der Reflektivität bei verschiedenen Laserfrequenzen und Einfallswinkeln in Abhängigkeit von der Polarisationsrichtung des Lichtes wurden ausgewertet mit dem Ziel, Aussagen über das Profil (Elektronendichte, Ionendichte, Ionisationsgrad, Temperatur in Abhängigkeit vom senkrechten Abstand) der Schockfront zu erhalten. Mit Hilfe von Rechnungen zu Transportgrößen und Ionisationskinetik gelang es, Aussagen über die Struktur der Schockfront zu gewinnen. Die Berechnung der Transportgrößen (optische Leitfähigkeit, dielektrische Funktion) wurde weitergeführt, insbesondere die Einbeziehung von Korrelationen und gebundener Zustände. Die Ergebnisse führten zu mehreren Veröffentlichungen in internationalen wissenschaftlichen Zeitschriften und wurden als Konferenzbeiträge vorgestellt.

Publications

• Influence of dynamic screening on the conductivity of hydrogen plasma including electron–electron collisions. Contributions to Plasma Physics, 59(6).
  Shalenov, Erik O.; Dzhumagulova, Karlygash N.; Ramazanov, Tlekkabul S.; Reinholz, Heidi & Röpke, Gerd
  
• Nonequilibrium Statistical Operator. Non-Equilibrium Particle Dynamics. IntechOpen.
  Röpke, Gerd
  
• Polarized angular-dependent reflectivity and density-dependent profiles of shock-compressed xenon plasmas. Physical Review E, 99(4).
  Zaporozhets, Y.; Mintsev, V.; Fortov, V.; Reinholz, H.; Röpke, G.; Rosmej, S. & Omarbakiyeva, Y. A.
  
• The optical properties of shock-compressed partially ionized strongly non-ideal plasma. Journal of Physics: Conference Series, 1147, 012099.
  Zaporozhets, Yu B.; Mintsev, V. B.; Reinholz, H. & Röpke, G.
  
• Hydrogen, helium and lithium plasmas at high pressures. The European Physical Journal Special Topics, 229(22-23), 3403-3431.
  Ebeling, Werner; Reinholz, Heidi & Röpke, Gerd
  
• Dynamical conductivity of warm dense matter from correlation functions with account for interband transitions. Physics of Plasmas, 28(10), 103303.
  Veysman, M.; Röpke, G. & Reinholz, H.
  
• Equation of state of hydrogen, helium, and solar plasmas. Contributions to Plasma Physics, 61(10).
  Ebeling, Werner; Reinholz, Heidi & Röpke, Gerd
  
• The investigation of the optics of shock‐compressed strongly correlated plasma. Contributions to Plasma Physics, 61(10).
  Zaporozhets, Yuri B.; Mintsev, Victor B.; Gryaznov, Victor K.; Rosmej, Sebastian; Reinholz, Heidi & Röpke, Gerd
  
• Hydrogen-, Helium-, and Lithium-like Bound States in Classical and Quantum Plasmas. Plasma, 6(1), 1-26.
  Ebeling, Werner & Röpke, Gerd
  
• Thermodynamic and transport properties of plasmas: Low‐density benchmarks. Contributions to Plasma Physics, 63(9-10).
  Röpke, G.