Tieftemperatur-Festkörper-Targets aus Edelgasen sowie Stickstoff und Deuterium wurden für die Messung des Energieverlustes schwerer Ionen in dichten, lasererzeugten Plasmen entwickelt. Frei-stehende Targets einer Dicke von 1 cm bis 1 mm und ebene Folien-Targets der Dicke von einigen Hundert Mikrometer wurde produziert, wobei austauschbare, aus einer gewissen Entfernung kontrollierbare Zuchtkammern eingesetzt wurden. Die Geometrie der Targets wird dabei durch die Geometrie der Zuchtkammern bestimmt. Darüber hinaus wurde bei der Konstruktion von transportierbaren kryogenen Systemen mitgewirkt, die zur Herstellung von Edelgas-, Stickstoff- und Deuteriumkristallen eingesetzt werden.

Die ersten Laserplasmaexperimente wurden durchgeführt, indem frei stehende kubische Stickstofftargets mit dem nhelix-Laser bestrahlt wurden. Mittels Interferometrie wurden Elektronendichten der Größenordnung von 10^19 cm^-3 festgestellt. Weitere Experimente wurden mit dünnen Deuterium-Folien durchgeführt. Die Targetfolien wurden von zwei Seiten aus bestrahlt, von einer mit dem nhelix- und von der anderem mit dem PHELIX-Laser-System. Der Ionenstrahl vom UNILAC wurde zur Untersuchung der Wechselwirkung herangezogen. Für das Deuteriumplasma und das Stickstoffplasma wurden ähnliche Elektronendichten festgestellt. Die Resultate der Experimente tragen dazu bei, dass in Zukunft am Z6 Strahl-Plasma-Wechselwirkungsexperimente mit Tieftemperatur-Targets durchgeführt werden können.

Bei den Experimenten befördern die Projektile des Ionenstrahls mittels Coulomb-Wechselwirkung Impuls und Energie zu den Targetteilchen. Damit hängt der Energieverlust der Projektile auch von der Ionisationsenergie der Targets ab. Die Ionisationsenergie von Targetteilchen in Plasmen ist von Temperatur und Dichte des Plasmas abhängig. Mit zunehmender Plasmadichte und/oder -temperatur nimmt die Ionisationsenergie ab. Dieses Verhalten wurde bereits von verschiedenen Autoren theoretisch nachgewiesen. Die entsprechend abgeleiteten theoretischen Formeln beschreiben die Variationen der Ionisationsenergie aber noch recht ungenau. Deshalb wird in der vorliegenden Arbeit versucht, zu einer genaueren Berechnung der Erniedrigung der Ionisationsenergie wasserstoff-ähnlicher Bindungszustände in dichten Plasmen beizutragen.

Dazu wird eine Jacobi-Pade-Approximation von Ebeling, Bornath und Kraeft für die Verschiebungen der Energieniveaus wasserstoff-ähnlichen Kohlenstoffs ausgewertet. Die relativen Shifts der verschiedenen Energieniveaus des fünffach geladenen Kohlenstoffions sind dabei durch die Differenz zwischen Coulomb- und Debye-Potential und durch die kinetische Energie der Teilchen bestimmt. Die Verschiebung der Energieniveaus infolge der kinetischen Energie wird im Impuls-raum beschrieben, so dass neunfache Integrale im Phasenraum zu berechnen sind. Frühere quantenphysikalische Berechnungen der Energieverschiebungen wurden nur für Energieniveaus mit der Nebenquantenzahl null durchgeführt. Hier wird detailliert dargestellt, wie man diese Rechnungen für beliebige Nebenquantenzahlen erweitern kann. Diese Herangehensweise ist auch für in Zukunft verbesserte Pade-Approximationen einsetzbar. Die numerischen Resultate für die relativen Verschiebungen der Energieniveaus der fünffach geladenen Kohlenstoff-ionen werden als Funktion des Mott-Parameters des Plasmas dargestellt. Die Abhängigkeit der Verschiebungen von den Haupt- und Nebenquantenzahlen wird diskutiert.