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Intensive Ionenstrahlen sind besonders geeignet große Volumina von hoher Energiedichte in Materie mit einer guten Homogenität der Verteilung physikalischer Parameter zu erzeugen. Die experimentelle Erforschung von Materie unter extremen Zuständen von Druck, Temperatur und Dichte ist von hohem Interesse sowohl für die Grundlagenforschung als auch für die angewandte Physik. Dazu gehören Fragen der Astrophysik, Geophysik und der Energiegewinnung mit Hilfe der Trägheitsfusion. Zur Erforschung der Materie bei hoher Energiedichte gehören insbesondere Experimente zur thermodynamischen Zustandsgleichung und zu Transporteigenschaften. Die elektrische Leitfähigkeit ist eine der fundamentalen Eigenschaften der Materie. Obwohl in den letzten Jahrzehnten das theoretische Verständnis der elektrischen Leitfähigkeit bedeutende Fortschritte gemacht hat, gibt es weiterhin keine allgemeine Theorie, welche das Verhalten dieses Transportkoeffizienten unter unterschiedlichen Bedingungen vorhersagen kann. Deswegen sind Messungen dieser Größe von besonderer Bedeutung für die Grundlagenforschung. Zum ersten Mal wurden am Hochtemperaturmessplatz (HHT) der Plasmaphysikgruppe der Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) Darmstadt Messungen zur elektrischen Leitfähigkeit dichter, schwerioneninduzierter Plasmen durchgeführt. Zu diesem Zweck wurden Drahtförmige Festkörpertargets aus unterschiedlichen Materialien (Kupfer, Blei, Silber) mit hochintensiven Schwerionenstrahlen bis auf Temperaturen im Bereich von 0,1 eV innerhalb von 0.001 ms geheizt. Wegen der kurzen Heizzeit bleibt die Dichte der Targets in der Nähe der Festkörperdichte und der Druck steigt bis zu einigen kbar. Die Leitfähigkeit dieser Targets wurde mit Hilfe von am HHT neu entwickelten experimentellen Techniken untersucht. Die durchgeführten Messungen lieferten zeitaufgelöste Daten sowohl zur Änderung des elektrischen Widerstandes der Targets als auch zu ihrer hydrodynamischen Expansion, und ermöglichten dadurch die Bestimmung des spezifischen elektrischen Widerstandes, beziehungsweise der elektrischen Leitfähigkeit. Darüber hinaus wurden komplexe Simulationen durchgeführt, um theoretische Vorhersagen mit den Resultaten dieser Messungen zu vergleichen. Wir sind davon überzeugt, dass die gewonnenen Erfahrungen und entwickelten Diagnostikmethoden für zuküftige Experimente sehr wichtig sein werden, insbesondere im Rahmen des GSI Zukunftprojektes. |
| Alternative Abstract: |
| Alternative Abstract | Language |
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Intensive ion beams are well suited for producing large volumes of high energy density matter, with a homogeneous distribution of the physical parameters. The study of matter under extreme conditions of pressure, temperature and density is of great interest for fundamental physics as well as for applied physics. This includes research fields like astrophysics, geophysics and energy production by inertial fusion. The study of matter at high energy density includes mainly experiments for the determination of the equation of state and transport phenomena. The electrical conductivity is one of the fundamental properties of matter. Although the theoretical understanding of the electrical conductivity registered a big progress during the last few decades, there is still no general theory which could predict the behaviour of this transport coefficient under different experimental conditions. This is why, measurements of this physical quantity are of big significance for fundamental physics. In the frame of this work, first measurements of the electrical conductivity of dense, heavy ion induced plasmas have been performed at the High Temperature Measurement Bay (HHT) of the Plasmaphysics Group at the Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI). For this purpose, wire targets made of different materials (copper, lead, silver) were irradiated with high intensity heavy ion beams and heated to temperatures in the range of 0.1 eV within a time of 0.001 ms. Because of the short heating time the density of the targets remained close to the solid state density and the pressure reached values of kbars. The conductivity of these targets was measured using thechniques newly developed at HHT. The measurements yielded time-resolved data of the changes in electrical resistance and hydrodynamic expansion of the targets, thus allowing for determination of the resistivity and conductivity. Moreover, complex simulations were carried out in order to compare theoretical predictions with the experimental results. We are convinced that the experience gained and the diagnostic methods developed will be very important for future experiments in the frame of GSI's future project. | English |
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