Vorträge im WS 1999/2000

Die physikalische Basis des Fusionsprojektes Wendelstein 7-X in Greifswald" (8. Februar 2000)

Prof. Dr. F. Wagner, Max-Planck-Institut für Plasmaphysik, Teilinstitut Greifswald, EURATOM Assoziation

 

Stellaratoren eignen sich für den disruptionsfreien Dauerstrichbetrieb, sie brauchen jedoch für eine ernsthafte Reaktoreignung eine Optimierung ihres Feldaufbaus, um insbesondere für Gleichgewicht, Stabilität und radialen Transport durch Driften und binäre Stöße unter Reaktorbedingungen akzeptierbare Verhältnisse zu schaffen. Verschiedene Optimierungsmöglichkeiten und das ausgewählte Optimierungskonzept für Wendelstein 7-X werden dargestellt. W7-X wird in Greifswald, Mecklenburg-Vorpommern, errichtet; es ist das derzeit größte im Bau befindliche Fusionsexperiment in Europa. Eine wesentliche Forderung an den Magnetfeldaufbau von W7-X ist, die optimierten Eigenschaften des Vakuumfeldes zu hohen Plasmadrucken hin zu erhalten. Dies verlangt die Minimierung des sog. bootstrap Stromes.  Das Grundprinzip wird verdeutlicht. Das Vorläuferexperiment W7-AS ist in interner Sprachregelung teiloptimiert. Ergebnisse zum Gleichgewicht, zum neo-klassischen Transport für Ionen und Elektronen und zum bootstrap-Strom werden gezeigt, und die Bedeutung für W7-X wird dargestellt. Daneben gibt es auch für W7-X wichtige Felder, die sich derzeit einer Optimierung entziehen: Turbulenter Transport und Einschluß, einige Fragen der kinetischen MHD und die Gestaltung einer geeigneten Randschicht für die Kontrolle von Teilchen- und Energieflüsse. Ergebnisse von W7-AS aus diesen Feldern, sofern sie für W7-X von Bedeutung sind, werden zusammengefaßt. 

"Computersimulation stellarer Konvektion" (1. Februar 2000)

Dr. M. Steffen, Astrophysikalisches Institut Potsdam
 

"Wieso sind Stufen interessant - Theoretische Untersuchungen zu Morphologie, elektronischen Strukturen und chemischen Reaktivitäten von vizinalen Halbleiteroberflächen" (25. Januar 2000)

 Dr. E. Pehlke, Fachbereich Physik, Universität Essen
 
Atomar hohe Stufen stellen, im Vergleich zur idealen, glatten Festkörperoberfläche, einen zusätzlichen Freiheitsgrad dar, der nicht nur eine spannende Physik beinhaltet, sondern auch bei der Bildung niederdimensionaler Strukturen wie auch im Bereich der katalytischen Oberflächenreaktionen nutzbringende Anwendung finden kann. Im Vortrag wird die Wechselwirkung von Stufen über elastische Verzerrungsfelder im Festkörpervolumen und die Konsequenz für die Morphologie von Halbleiteroberflächen erläutert. Die besonderen elektronischen Eigenschaften der Stufenatome im Vergleich zu den Terrassenatomen führen - trotz sehr ähnlicher lokaler Bindungstopologie - zu drastisch unterschiedlicher chemischer Reaktivität.
 

"Oberflächeneffekte bei 'Smart Materials': Formgedächtnislegierungen im Licht der Synchrotronstrahlung" (18. Januar 2000)

Dr. Uwe Klemradt, Ludwig-Maximilians-Universität München, Sektion Physik
 
Formgedächtnislegierungen sind prototypische Vertreter sogenannter ´smart materials´, die in intrinsischer Weise Sensor- und Aktuatorfunktionen vereinen. In physikalischer Hinsicht liegen diesem Verhalten diffusionslose (martensitische) Phasenumwandlungen zugrunde, die keineswegs nur auf spezielle Systeme beschränkt sind, sondern in einem weiten Temperaturbereich bei so unterschiedlichen Materialien wie Metallen, Legierungen, Keramiken und Polymeren beobachtet werden. Es wird über Experimente an thermoelastischen Ni-Legierungen mit Modellcharakter (Ni62.5Al37.5, Ni2MnGa) berichtet, bei denen mittels Synchrotronstrahlung verschiedene Signaturen des Umwandlungsprozesses in Oberflächennähe in situ studiert wurden. Das temperaturabhängige Verhalten von freien und oxidierten Oberflächen wurde dabei mit Beugung unter streifenden Winkeln sowie mit spekularer und diffuser Reflektivität untersucht. Die Verwendung komplementärer Streuverfahren erlaubte es, sowohl Vorgänge im atomaren Bereich als auch die spontane Selbststrukturierung der Oberfläche auf mesoskopischen Skalen mit großer Empfindlichkeit zu erfassen. Es wurden Oberflächen-Vorläufereffekte nachgewiesen, die sich qualitativ und quantitativ stark von Vorläufereffekten im Volumen unterscheiden. Die Ergebnisse legen einen großen Einfluß der Oberfläche auf die Nukleation der Tieftemperaturphase in Systemen mit starken Phononen-Anomalien (Soft Modes) nahe.
 

"TESLA e+e- Linear-Collider und Röntgen-Laser" (11. Januar 2000)

Prof. Dr. A. Wagner, DESY Hamburg 
 
DESY plant zur Zeit den Bau eines 500 GeV e+e- Collider mit integriertem Röntgen Freie Elektronen Laser. Diese Anlage eröffnet sowohl auf dem Gebiet der Teilchenphysik als auch bei der Forschung mit Synchrotronstrahlung einzigartige neue Forschungsmöglichkeiten. In dem Vortrag werden diese wissenschaftlichen Möglichkeiten, die technologischen Herausforderungen beim Bau des supraleitenden Linacs und der Stand des Projekts dargestellt.

 

"Benetzung und Strukturbildung in dünnen Filmen" (5. Januar 2000)

Prof. Dr. S. Herminghaus, Angewandte Physik, Universität Ulm
 
Beschichtungen, also dünne Filme auf festen Oberflächen, tauchen überall im modernen Leben auf und sind somit von großer industrieller Bedeutung. Wenn aber das Beschichtungsmaterial die Unterlage nicht benetzen will, perlt es ab, der Beschichtungsfilm wird zerstört: dies ist ärgerlich für den Anwender, und es zu vermeiden setzt ein gründliches Verständnis der Entnetzungs-Mechanismen voraus. Dieses versuchen wir durch Untersuchungen an Modellsystemen zu erlangen. Dabei interessieren uns insbesondere die universellen, systemübergreifend gültigen Konzepte. Es werden eine Reihe typischer Strukturbildungsphänomene vorgestellt und mit theoretischen Modellen verglichen.

 

"Transport und Dispersion idealer Teilchen in 2-dimensionaler Turbulenz" (14. Dezember 1999)

 Dr. Volker Naulin, Risø National Laboratory, Optics and Fluid Dynamics Department
 

Turbulenz in magnetisch eingeschlossenen Plasmen ist einer der Gründe für den beobachteten erhöhten Transport von Teilchen und Energie senkrecht zu den Magnetfeldlinien. In einem numerischen Modell für Turbulenz des Driftwellentyps, welches die Turbulenz aus einer Instabilität selbstkonsistent erzeugt, wird der Transport von Dichte und die Dispersion von idealen, masselosen Partikeln bestimmt. Es wird gezeigt, dass nichtlineare Wirbelstrukturen einen grossen Einfluss auf den Transport haben. Die Wirbelbewegung in der Hintergrundturbulenz ist dabei entgegengesetzt der Bewegung von isolierten Wirbeln, ein Ergebnis das mit Hilfe der turbulenten Equipartition verstanden werden kann

"Experimente mit Nervenzellen und Siliziumchips" (7. Dezember 1999) 

Prof. Dr. Peter Fromherz, Membran- und Neurophysik, MPI für Biochemie, Martinsried/München

Wir studieren hybride Systeme aus Silizium und Nervenzellen. Das Projekt umfasst drei Aspekte: Die Struktur des Zellmembran-Silizium-Kontakts, die elektrische Eigenschaft dieses Kontakts und das Interfacing von Nervenzellen und Mikroelektronik. (i) Fluoreszenz-Interferometrie mit Farbstoffen auf oxidiertem Silizium wird verwendet, um den Kontakt von Zellmembranen zu bestimmen. Der Abstand vom Membran und Oxid liegt zwischen 1 und 100 Nanometern. (ii) Der Kontakt von Zellen wird als zweidimensionaler Kern-Mantel-Leiter beschrieben. Dessen Eigenschaften werden unter AC-Stimulation mit einem Array aus 100 offenen Transistoren bestimmt. Der Flächenwiderstand des Kontaktbereichs liegt zwischen 1 M and 100 G . Der Widerstand der Membran wird durch die Akkumulation oder Verarmung von Ionenkanälen bestimmt. (iii) Zweiweg-Interfaces mit kapazitiver Stimulation und Detektion neuronaler Aktivität werden entwickelt. Der Chip wird mit synaptisch verbundenen Neuronen gekoppelt, deren Wachstum und Vernetzung kontrolliert wird.

"Metall-Cluster in biologischen Makromolekülen" (23. November 1999)

Prof. Dr. A. X. Trautwein, Medizinische Universität Lübeck, Inst. f. Physik
 

"Elektronendynamik und Femtochemie an Oberflächen" (16. November 1999)

 Dr. Martin Wolf, Fritz-Haber-Institut der MPG, Berlin
 

Energie- und Ladungstransferprozesse sind von großer Bedeutung für die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Festkörperoberflächen. Moderne Verfahren der Femtosekunden-Laserspektroskopie erlauben heute die Dynamik von Elektronentransfer, Energiedissipation und ultraschnellen chemischen Reaktionen an Oberflächen direkt in der Zeitdomäne zu verfolgen. Im Vortrag werden zeitaufgelöste Untersuchungen zur Elektronendynamik an Metalloberflächen mittels Zwei-Photonen-Photoemission und transienter Reflektivität vorgestellt und die Rolle von Elektronen und Phononen in laserinduzierten Oberflächen-Reaktionen diskutiert. Die verschiedenen Zeitskalen des Energietransfers zwischen Adsorbaten, Elektronen und Phononen erlauben dabei neue Reaktionswege durch Femtosekunden-Laseranregung auszulösen.

"Halbleiter-Diodenlaser - Physik, Technologie, Anwendung"(2. November 1999) 

Prof. Dr. Peter Unger, Institut für Optoelektronik, Universität Ulm
 

"Die letzten 10000 Jahre der Sternentwicklung: Vom Roten Riesen zum Weißen Zwerg" (19. Oktober 1999) 

Prof. Dr. Detlef Schönberner, Astrophysikalisches Institut Potsdam 
 
Die meisten Sterne, z.B. auch unsere Sonne, beenden ihren Lebenslauf durch den Verlust eines großen Teils ihrer Masse durch sogenannte stellarer Winde. Dieser Massenverlust sorgt einmal für eine stetige Anreicherung des interstellaren Mediums mit neu im Sterninnern synthetisierten Elementen, zum anderen ist die Wechselwirkung zwischen Massenverlust und Sternentwicklung verantwortlich für die Bildung und Entwicklung sogenannter Planetarischer Nebel. Letztere sind zirkumstellare expandierende Gashüllen, die hoch ionisiert sind und eine charakteristische Linienstrahlung aussenden. In diesem Vortrag werden neue Gasdynamiksimulationen vorgestellt, mit deren Hilfe es möglich ist, diese letzte, spektakuläre Phase der Sternentwicklung durch Vergleich mit den beobachteten Strukturen besser zu verstehen.