English

PK-3 Plus Einige Ergebnisse (1)

Das neue Plasma-Labor PK-3 Plus der MPE-Theoriegruppe ist 2005 fertiggestellt und Ende 2005 zur ISS gestartet worden. Seit Januar 2006 ersetzt es PKE-Nefedov und liefert, ähnlich wie schon sein erfolgreicher Vorgänger, einen großen wissenschaftlichen Beitrag für die komplexe Plasmaforschung.

Aufgrund eines verbesserten Aufbaus und wesentlich genauerer Diagnostiken können mit PK-3 Plus ganz neue Bereiche des komplexen Plasma-Phasenraums untersucht werden. So konnten erstmalig sogenannte elektrorheologische Plasmen und auch die Dynamik von Zweiphasensystemen untersucht werden. Auch ermöglicht die Apparatur die Erzeugung und Vermessung von großen dreidimensionalen Plasmakristallen, sowie des Phasenübergangs zur Flüssigkeit. Aus diesen Beispielen erkennt man die Zukunft der komplexen Plasmaforschung: inter­disziplinäre physikalische Forschung weit über die Plasmaphysik hinaus.

1. Elektrorheologische Plasmen

In kolloidalen Flüssigkeiten, Flüssigkeiten mit Partikeln im Mikrometerbereich, können die rheologischen Eigenschaften einer Flüssigkeit durch ein externes elektrisches Feld geändert werden. Die Partikel bilden entlang des elektrischen Felds ein Dipol durch die Verschiebung der Ladung auf deren Oberfläche aus, dessen Stärke abhängig von der Amplitude des Feldes ist. Entlang dieser Achse bildet sich nun eine anziehende Kraft zwischen den Partikeln aus, die einen starken Einfluss auf die Flüssigkeitseigenschaften hat. Die viskosen Eigenschaften lassen sich so von einer normalen Flüssigkeit bis hin zu elastischen Festkörpern einstellen.

Abb. 1: Teilchenverteilung und elektrische Feldstärke in einer normalen (links)
und einer gerichteten Flüssigkeit (rechts).

Komplexe Plasmen sind den kolloidalen Flüssigkeiten sehr ähnlich, allerdings benötigen wir Wechselfelder und Schwerelosigkeit um ähnliche Effekte zu erhalten. In Experimenten mit PK-3 Plus auf der ISS konnten erstmals solche elektrorheologischen Eigenschaften erzeugt und im Detail untersucht werden. Bei Erhöhung der Anregungsamplitude konnte der Übergang von einer homogenen Flüssigkeit in die gerichtet Flüssigkeit initiiert werden (s. Abb. 1).

Das Interessante ist, dass das Wechselwirkungspotential zwischen zwei benachbarten Partikeln von kugelsymmetrisch abgeschirmt abstoßend auf anisotrop anziehend getrimmt werden kann. Dies ermöglicht viele interessante Grundlagenexperimente in den nächsten Jahren, z.B. in der PlasmaLab-Kammer, die hier beschrieben wird.

Veröffentlichung: A. Ivlev, Phys.Rev.Lett. 100, 095003 (2008).



Mehr Ergebnisse (2)...

---

Letzte Änderung: 2010-10-20
Ansprechpartner: Michael Kretschmer