Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät

Institut für Physik

Fachgebiet: Theoretische Physik

Betreuer: PD Dr. Heidi Reinholz



MSc. Sebastian Rosmej
(e-mail: sebastian.rosmej@gmail.com )

Quantenstatistische Analyse der Korrelationen dichter Plasmasysteme

In der vorliegenden Dissertation werden Transporteigenschaften von Plasmasystemen untersucht. Unter Verwendung der Linearen-Response Theorie in der Formulierung nach Zubarev werden Transportgrößen wie z.B. die elektrische Leitfähigkeit mit Korrelationsfunktionen im thermodynamischen Gleichgewicht verbunden (Fluktuations-Dissipations-Theorem). Für vollständig ionisierte Plasmen wird der Einfluss der Elektron-Elektron Stöße untersucht und in Form eines dichte- und temperaturabhängigen Korrekturfaktors ausgedrückt.

Im Bereich partiell ionisierter Plasmen ist zudem der Einfluss der Elektron-Atom Stöße relevant. Mikroskopisch kann die Wechselwirkung zwischen Elektronen und Atomen durch das optische Potential beschrieben werden. Unter Einbeziehung von Vielteilcheneffekten wird in dieser Arbeit erstmals eine einheitliche Form des abgeschirmten optischen Potentials für alle Edelgasplasmen konstruiert. Mit Hilfe des optischen Potentials wird der Einfluss der Elektron-Atom Stöße auf den thermoelektrischen Transport berücksichtigt. Für die elektrische Leitfähigkeit wird eine gute Übereinstimmung zwischen Theorie und Experiment erzielt.

In this dissertation transport properties of plasma systems are investigated. Applying the Linear-Response theory in Zubarev’s formalism the transport coefficients e.g. the electrical conductivity are expressed via equilibrium correlation functions (fluctuation-dissipation-theorem). For fully ionized plasmas the influence of electron-electron collisions is analyzed and expressed by a correction factor depending on density and temperature.

In the region of partially ionized plasmas an additional influence of electron-atom collisions is relevant. The interaction between electrons and atoms can be described microscopically by the optical potential. In this work many-particle effects are included and a unified expression for the screened optical potential for all noble gases is given. Using the optical potential the impact of electron-atom collisions on the thermo-electrical transport is considered. A good agreement between theory and experiments is obtained for the electrical conductivity.