TRR 18:  Relativistische Laser-Plasma-Dynamik

• Fachliche Zuordnung: Physik
• Förderung: Förderung von 2004 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5486099

Bahnbrechende Entwicklungen neuer Lasertechnologien ("chirped pulse amplification") in den letzten Jahren erlauben, Laserpulse bis zu einer Leistung von mehreren Petawatt (Billiarden Watt) mit subpikosekunden Pulsdauern zu erzeugen. Diese ultrakurzen, superintensiven Laserpulse erzeugen Energiedichten, die höher sind als die im Innern der Sonne, was einzigartige Möglichkeiten zur Untersuchung fundamentaler physikalischer Prozesse eröffnet. Dadurch werden faszinierende Anwendungen in einem völlig neuen Parametergebiet ermöglicht. Die Laser-Wechselwirkung mit Plasmen liefert somit einzigartige Bedingungen für Studien der relativistischen Physik.
Die Thematik des Sonderforschungsbereichs/Transregio reicht von der Erzeugung und Anwendung von Attosekunden-Pulsen (Trillionster Teil einer Sekunde) bis zur Untersuchung von exotischen Materiezuständen unter relativistischen Bedingungen. Inbesondere werden neue Photonen- und Teilchenquellen entwickelt und physikalische Prozesse im relativistischen Bereich untersucht. Zum Beispiel wird nicht nur die Entwicklung einer "bubble accelerator" genannten Beschleunigertechnologie sowohl theoretisch als auch experimentell vorangetrieben, sondern auch Protonenstrahlen werden erzeugt, die für neuartige Untersuchungen über die Vorgänge im Inneren eines Laser-produzierten Plasmas Anwendung finden.

• DFG-Verfahren: Transregios

Abgeschlossene Projekte

• A01 - Elektronenbeschleunigung mit ultrakurzen relativistischen Laserpulsen (Teilprojektleiter Pretzler, Georg ;  Willi, Oswald )
• A02 - Lasergetriebene Elektronenbeschleunigung (Teilprojektleiter Karsch, Stefan ;  Veisz, Laszlo )
• A03 - Theorie von Elektronenbeschleunigung und Anwendungen (Teilprojektleiter Pukhov, Alexander )
• A04 - Theorie der relativistischen Laser-Plasmaphysik mit Attosekundenpulsen (Teilprojektleiter Pukhov, Alexander )
• A05 - Ionenbeschleunigung mit Laser bestrahlten dünnen Folien bei Laserpulsdauern von 800 fs bis zu 5 fs (Teilprojektleiter Kaluza, Malte C. ;  Schnürer, Matthias ;  Schreiber, Jörg ;  Thirolf, Peter G. )
• A06 - Quantitative Messungen von elektrischen und magnetischen Feldern bei intensiver Laser-Materie Wechselwirkung mittels Protonenimaging (Teilprojektleiter Schnürer, Matthias ;  Willi, Oswald )
• A07 - Erzeugung und Charakterisierung von Attosekunden Röntgenpulsen im relativistischen Regime (Teilprojektleiter Paulus, Gerhard G. ;  Pretzler, Georg ;  Veisz, Laszlo )
• A08 - Ultrashort hard X-ray sources (Teilprojektleiter Grüner, Florian ;  Habs, Dietrich ;  Karsch, Stefan ;  Kleineberg, Ulf )
• A09 - Laser generated soft X-ray beams (Teilprojektleiter Willi, Oswald )
• A10 - Time-resolved x-ray spectroscopy (Teilprojektleiter Spielmann, Christian )
• A12 - Erzeugung von gepulster harter Röntgenstrahlung (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Cerchez, Mirela ;  Karsch, Stefan ;  Spielmann, Christian ;  Willi, Oswald )
• B01 - Laser-plasma physics with relativistic ultra-short pulses (Teilprojektleiter Willi, Oswald )
• B02 - High energy photon and particle emissions from relativistic laser-plasma-interaction (Teilprojektleiter Schwoerer, Heinrich )
• B03 - Soliton formation during relativistic laser-plasma interaction (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Hochbruck, Marlis ;  Spatschek, Karl-Heinz )
• B04 - Strong magnetic fields and current filamentation (Teilprojektleiter Habs, Dietrich ;  Schramm, Ulrich )
• B05 - Fortgeschrittene numerische Methoden zur Simulation relativistischer Kurzpulslaserwechselwirkungen mit hochdichten Plasmen (Teilprojektleiter Pukhov, Alexander )
• B06 - Measurement of magnetic field in dense relativistic plasmas (Teilprojektleiter Förster, Eckhart ;  Sauerbrey, Roland ;  Uschmann, Ingo )
• B07 - Von der Comptonstreuung zur Hochfeldelektrodynamik (Teilprojektleiter Gies, Holger ;  Paulus, Gerhard G. )
• B08 - Ionization dynamics at relativistic intensities (Teilprojektleiter Eichmann, Ulrich ;  Paulus, Gerhard G. )
• B09 - Optisches Proben relativistischer Laser-Plasma Wechselwirkungen (Teilprojektleiter Kaluza, Malte C. ;  Uschmann, Ingo )
• B10 - Verstärkung ultrakurzer relativistischer Laerpulse durch stimulierte Brillouinstreuung (Teilprojektleiter Lehmann, Götz ;  Müller, Carsten )
• B11 - Wechselwirkung intensiver Laserfelder mit relativistischen Teilchenstrahlen (Teilprojektleiter Müller, Carsten )
• B12 - Simulation von Quantenvakuumprozessen in ultra-intensiven Laserfeldern (Teilprojektleiter Ruhl, Hartmut )
• B13 - Quanten- und klassische Effekte der Strahlung in relativistischen Laserplasmen (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Elkina, Ph.D., Nina V. ;  Ruhl, Hartmut )
• C01 - Shielding of high-energy tadiation from laser accelerated particles (Teilprojektleiter Habs, Dietrich ;  Thirolf, Peter G. )
• C02 - Entwicklung von Optischer parametrischer Verstärkung gechirpter Pulse Richtung 5 fs und 100 TW (Teilprojektleiter Veisz, Laszlo )
• Z - Administration (Teilprojektleiter Willi, Oswald )

• Antragstellende Institution: Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf
• Mitantragstellende Institution: Friedrich-Schiller-Universität Jena; Ludwig-Maximilians-Universität München
• Beteiligte Institution: Max-Born-Institut für Nichtlineare Optik und Kurzzeitspektroskopie; im Forschungsverbund Berlin e.V.; Max-Planck-Institut für Quantenoptik (MPQ)
• Sprecher: Professor Dr. Oswald Willi