Theoretische Quantenelektronik von idealen Plasmen

Bei hohen Dichten und tiefen Temperaturen bilden die Elektronen eines Plasmas ein ideales entartetes Fermigas. Die Dynamik der Elektronen kann im Rahmen von Einteilchentheorien mit effektiven Wechselwirkungen beschrieben werden. Beispiele dafür sind die Vlasov-Theorie, die Hartree-Theorie, die Hartree-Fock-Theorie oder die Dichtefunktionaltheorie. Das Mehrstrommodell eines Quantenplasmas ist eine Variante dieser Theorien, die mit einem diskreten endlichen Satz von repräsentativen Zuständen das makroskopische Verhalten eines Plasmas approximiert. Der Vortrag gibt einen Überblick über das Mehrstrommodell, seine Bedeutung für die numerische Simulation von Quantenplasmen mit der zeitabhängigen Schrödingergleichung (TDSE), seine Eigenschaften im thermodynamischen Grenzfall und seine Erweiterungen im Rahmen der Hartree-Fock-Theorie zur Beschreibung von Austausch- und Abschirmungseffekten. Die Gültigkeit des Modells zur Beschreibung der dielektrischen Funktion von Lindhard und zur Behandlung der Landau-Dämpfung von Plasmawellen wird aufgezeigt und am Beispiel der Zweistrominstabilität wird die Rolle der Austauschwechselwirkung durch Vergleich der Vlasov-, Hartree- und Hartree-Fock Theorien diskutiert. Die Anwendung des Modells auf Atomcluster erlaubt u.a. die quantitative Berechnung der stoßfreien Oberflächendämpfung von Mie-Schwingungen als Funktion des Clusterradiuses.