Logo
DeutschClear Cookie - decide language by browser settings
Schopper, Rüdiger (2002): Zur Dynamik relativistischer Teilchen in astrophysikalischen Plasmen. Dissertation, LMU München: Faculty of Physics
[img]
Preview
PDF
Schopper_Ruediger.pdf

21Mb

Abstract

Mit der vorliegenden Arbeit wird die weltweit erste numerische Simulation eines selbstinduzierten freien Elektronen Lasers (FEL) vorgestellt. Zu ihrer Durchf¨uhrung wurde ein massen– und energieerhaltender ”Particle in Cell Code“–(PIC) verwendet, der es erlaubt eine Region in einer Pulsarmagnetosph¨are entsprechend der kinetischen Plasmatheorie zu behandeln und damit den dort agierenden FEL–Prozeß zu modellieren. Zun¨achst wird die Existenz eines FEL–Szenarios in einer Pulsarmagnetosph¨are motiviert und die physikalischen Parameter an einem solchen Ort dargelegt. Anschließend werden die f¨ur diese Arbeit relevanten Teile der relativistischen, kinetischen Plasmatheorie erarbeitet, soweit dies f¨ur das Verst¨andnis des FEL notwendig ist. Nach einer genauen Beschreibung der verwendeten, numerischen Verfahren werden die Ergebnisse aus der Simulation im Detail diskutiert. Dabei wird nicht nur auf das Anwachsen von elektrostatischen Langmuirwellen eingegangen, sondern auch die Energetik der beteiligten Plasmen und der emittierten Strahlung genau besprochen. In der Simulation zeigen sich viele, bisher nur in theoretischen Arbeiten vorhergesagte Vorg¨ange, deren prognostiziertes Auftreten in der Natur nun noch st¨arker untermauert werden kann. Insgesamt best¨atigen die Ergebnisse aus der Simulation auf eindrucksvolle Weise die Vorstellung, wie ein FEL–Prozeß in einer Pulsarmagnetosph ¨are ablaufen soll. Sowohl die Zeitskalen, als auch die emittierte Leistung und Frequenzen lassen sich gut mit den Erkenntnissen aus den Radiobeobachtungen von Pulsaren in Einklang bringen, was ein starkes Argument f¨ur den FEL als zugrundeliegenden, koh¨arenten Emissionsmechanismus bei Pulsaren ist.