Um alle Funktionen dieser Seite zu nutzen, aktivieren Sie bitte die Cookies in Ihrem Browser.
my.chemie.de
Mit einem my.chemie.de-Account haben Sie immer alles im Überblick - und können sich Ihre eigene Website und Ihren individuellen Newsletter konfigurieren.
- Meine Merkliste
- Meine gespeicherte Suche
- Meine gespeicherten Themen
- Meine Newsletter
PlasmawelleEine Plasmawelle ist eine elektromagnetische Welle, die sich in einem Gasplasma ausbreitet. Weiteres empfehlenswertes Fachwissen
VorbemerkungAls Plasma bezeichnet man in der Physik ein hochenergetisches, ionisiertes Gas. Die Ionisierung (Trennung der Elektronen vom Atom) wird durch eine äußere Anregung, z. B. durch ein elektrisches Wechselfeld, erreicht. Die Elektronen kehren nach kurzer Zeit zu den Atomen zurück und geben hierbei die überschüssige Energie in Form von Licht ab. Dieses Phänomen macht man sich z. B. bei der Leuchtstoffröhre und der Energiesparlampe zu Nutze. Arten von Wellen in PlasmenEs gibt drei charakteristische Arten von Wellen in einem Plasma. Die Unterschiede liegen im wesentlichen in der Art der Energieumwandlung. Im folgenden Abschnitt wird die Welle als Auslenkung von Ionen um feste Plätze betrachtet. 1. Schallwelle Die Schallwelle ist nicht nur auf Plasmen begrenzt. In einem Plasma entsteht sie durch Auslenkung von Ionen aus Ihrer Gleichgewichtsposition. Darauf folgt eine Änderung des Druckes an dieser Stelle, was eine Fortpflanzung der Auslenkung über die benachbarten Ionen zur Folge hat, da ein "gestörtes" Ion sein Nachbarion "anstößt" usw. 2. 'Shear'-Alfvén-Welle Bei Anliegen eines Magnetfeldes kann sich eine Welle senkrecht zu den Feldlinien ausbreiten. Das heißt, die Ionen bewegen sich senkrecht zum Magnetfeld und "ziehen" dabei die Feldlinien mit. Daraus resultiert ein gestörtes Feld im Plasma, das wiederum eine Rückstellkraft hervorruft, und eine Welle entsteht. 3. Kompressions-Alfvén-Welle Diese Welle verhält sich wie die Schallwelle, mit dem Unterschied, dass ein Magnetfeld anliegt und dieses in Bewegungsrichtung der Ionen komprimiert wird, da es wie bei der Shear-Alfvén-Welle mitgezogen wird. Die Alfvén-Wellen sind benannt nach Hannes Alfvén und bewegen sich mit der gleichnamigen Alfvén-Geschwindigkeit fort. Erzeugen der PlasmawelleUm in diesem dynamischen Gleichgewicht eine Plasmawelle zu erzeugen, wird das Plasma zusätzlich gezielt angeregt. mittels kurz gepulster LaserDie Verwendung eines hochenergetischen und sehr kurz gepulsten Lasers ist eine Möglichkeit. Hierbei wird der Laser auf einen Punkt fokussiert. Durch die extreme Zunahme der Energie an einem einzigen Punkt werden die freien Elektronen zusätzlich angeregt und entfernen sich von den Atomkernen in diesem Bereich. Nach dem Impuls streben die Elektronen wieder zurück zu den Restatomen. Die Elektronen werden jedoch nicht vollständig von den Atomen eingefangen, schießen teilweise über das Ziel hinaus und kehren anschließend wieder zurück. Durch diesen schwingenden Dipol, gebildet durch die negativ geladenen Elektronen und die positiv geladenen Restatome, entsteht für sehr kurze Zeit eine elektromagnetische Plasmawelle. Auf diese Weise ist es Forschern gelungen, Elektronen bis auf 200 MeV (MegaElektronenVolt) zu beschleunigen (Science 298, 1596-1600 (2002)). mittels beschleunigter PositronenEine weitere Möglichkeit ist die Erzeugung einer Plasmawelle mittels bereits beschleunigter Positronen, den Antiteilchen der Elektronen. Hierbei werden Positronen durch ein Plasma geschossen. Entlang des Flugweges stört das Positron das Gleichgewicht und erzeugt einen ähnlichen Effekt wie der Laserimpuls. Allerdings breitet sich die Plasmawelle hier über die gesamte Flugbahn aus. Auf diese Weise konnte ein weiteres Positron, das dem ersten folgte um weitere 80 MeV beschleunigt werden (Phys. Review Letters 90, Art.-Nr.: 214801 (2003)). EinsatzmöglichkeitenZur Zeit befinden sich diese Techniken noch im Experimentierstadium. Doch in naher Zukunft ist der praktische Einsatz in folgenden Bereichen absehbar:
|
|
Dieser Artikel basiert auf dem Artikel Plasmawelle aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation. In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar. |