Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät

Institut für Physik

Fachgebiet: Theoretische Physik

Betreuer: PD Dr. Heidi Reinholz



B. Sc. John Adams
(e-mail: adamsj01@student.uwa.edu.au )

Magnetotransport Properties of Dense Plasmas

Der Zubarev-Formalismus, eine verallgemeinerte Lineare Response-Theorie (LRT), ist bisher sehr erfolgreich zur Beschreibung von Transport- und optischen Eigenschaften von Plasmen unter dem Einfluß von äußerem elektrischen Feld und Temperaturgradienten verwendet worden. In dieser Arbeit wird eine Erweiterung auf Eigenschaften in einem äußeren magnetischen Feld dargestellt. Die bekannten Ausdrücke für die elektrische und Wärmeleitfähigkeit, sowie die Thermokraft werden durch die Berücksichtigung des magnetischen Feldes modifiziert. Außerdem werden Ausdrücke für den Hallkoeffizienten, den Nernst- und den Leduc-Righi-Koeffizienten abgeleitet. Diese werden mit Ergebnissen der Relaxationszeitnäherung vergleichen, bei der die Berücksichtigung der Elektron-Elektron-Wechselwirkung über einen modifizierten Spitzerfaktor erfolgt. Neue Ergebnisse werden für den Niederdichte-Grenzfall im Rahmen der LRT angegeben, wo die Elektron-Elektron-Wechselwirkung konsistent berücksichtigt werden kann.

Diese Arbeit konzentriert sich auf die Transporteigentschaften in Edelgasen, insbesondere die elektrische Leitfähigkeit und die Hallleitfähigkeit, wobei neue experimentelle Ergebnisse, auch bei Anwesenheit eines magnetischen Feldes, vorlagen. Erstmals ist es gelungen, für die elektrische Leitfähigkeit eine exzellente übereinstimmung zwischen Experiment und theoretischer Beschreibung zu erreichen. Ausschlaggebend gegenüber früheren theoretischen Behandlungen war die Beschreibung der Elektron-Atom-Wechselwirkung über experimentelle Transportquerschnitte an Stelle eines Polarisationspotentials. Auf diese Weise wird das experimentell beobachtete Ramsauer-Minimum berücksichtigt.

Es wird die Möglichkeit untersucht, den Halleffekt als diagnostische Methode zur Bestimmung von Ladungsträgerdichten in partiell ionisierten Plasmen anzuwenden. Die experimentellen Ergebnisse und theoretischen Berechnungen zeigen eine qualitative übereinstimmung. Wegen der relativ großen Meßfehler ist eine weitere Entwicklung der experimentellen Methode erforderlich, damit sie für diagnostische Zwecke genutzt werden kann.