Beobachtung

Ziel dieses Versuches ist es, am Beispiel einer einfachen Entladung die Grundzüge von Particle in Cell (PIC) Verfahren zur Simulation der Vlasov-Gleichung kennen zu lernen. Im Rahmen dieses Versuches werden zuerst die Grundlagen der Plasmaphysik (kinetische Theorie, Fluidbeschreibung) erarbeitet, wie sie zum Verständnis der Entladung in einer Pierce-Diode notwendig sind. Die Pierce-Diode zeichnet sich dadurch aus, dass in einem bestimmten Parameterbereich Instabilitäten auftreten, die über den Weg der Periodenverdopplung zu chaotischem Verhalten führen. Dieses Verhalten soll mithilfe einer PIC-Simulation nachvollzogen werden. Dazu wird das Grundgerüst einer solchen Simulation in einer objekt-orientierten Sprache (Java) zur Verfügung gestellt, das dann von den Studenten/innen ergänzt werden soll. Der Versuch richtet sich an theoretisch interessierte Studenten/ innen. Grundkenntnisse im Programmieren sind erwünscht. Der Versuch kann jederzeit (auch in der vorlesungsfreien Zeit) in direkter Terminabsprache mit Prof. Grauer durchgeführt werden. Ein Rechner am Institut wird zur Verfügung gestellt, es kann aber auch, falls vorhanden, am privaten PC entwickelt werden. Der Aufwand entspricht etwa zwei normalen Versuchen.