Workshop Plasma and Particle Theory Day
Fachleute diskutieren die Theorie der Teilchen in Plasmen.
Am 22. Januar 2024 treffen sich Forschende an der Ruhr-Universität Bochum zum jährlichen „Plasma and Particle Theory Day“, um die Theorie der Teilchen in Plasmen zu diskutieren. Das Verständnis des kollektiven Verhaltens von ionisierten Teilchen steht im Mittelpunkt der Forschung und des Treffens. Das von der UA Ruhr, also zugleich von den drei Universitäten des Ruhrgebiets getragene Ruhr Astroparticle and Plasma Physics Center (RAPP-Center) richtet das Treffen wie üblich aus.
Eine besondere Herausforderung besteht laut der Forschenden darin, zu verstehen, wie physikalische Kollisionen von Teilchen und die Wechselwirkungen zwischen Ionen und elektromagnetischen Feldern in die verschiedenen Gleichungen zur Beschreibung der Systeme eingehen. In der Astrophysik sind diese Gleichungen häufig von der Wechselwirkung von Teilchen mit elektromagnetischen Wellen dominiert. Dies ist zugleich der Forschungsschwerpunkt des an der RUB angesiedelten Sonderforschungsbereichs SFB 1491 „Cosmic Interacting Matters – From Source to Signal“. Der Forschungsbereich „Plasmen mit komplexen Wechselwirkungen“ beherbergt auch den SFB 1316 „Transiente atmosphärische Plasmen: From Plasmas to Liquids to Solids“. Hier werden Nicht-Gleichgewichtsprozesse in atmosphärischen Plasmen zur Speziesumwandlung erforscht. Im Vergleich zu astrophysikalischen Plasmen sind diese atmosphärischen Plasmen sehr dicht und physikalische Kollisionen dominieren die Gleichungen.
Ziel des Tages der Plasma- und Teilchentheorie ist es, den Bereich zu erforschen, in dem beide Begriffe eine wichtige Rolle spielen. Dies ist zum Beispiel bei Molekülwolken in der Milchstraße der Fall, wo der Ionisierungsgrad nur 30 Prozent beträgt und Kollisionen bei der Beschreibung natürlich eine wichtige Rolle spielen. Ein weiteres Beispiel ist die Physik der Blitze, die im Plasmalabor getestet wird und für die eine sogenannte Briding-Theorie erforderlich ist, um die Physik der atmosphärischen Blitze zu verstehen. Sobald die Teilchenwechselwirkungen unelastisch werden, das heißt bei hohen Energien oder bei extremen Dichten, wie sie in Neutronensternen vorkommen, muss man die klassische Beschreibung durch die quantenmechanische ersetzen. Die Forschenden erörtern daher die verschiedenen Methoden, wie Synergien geschaffen werden können und was die nächsten Schritte sind, um einen konsistenten Rahmen für die Kombination klassischer und quantenmechanischer Wechselwirkungen zu schaffen.
