Alacsonyhőmérsékletű és erősen csatolt plazmák modellezése és szimulációja
Angol cím
High-performance modeling and simulation of low-temperature and strongly coupled plasmas
magyar kulcsszavak
erősen csatolt plazmák, alacsonyhőmérsékletű plazmák, gázkisülések, számítógépes szimuláció
angol kulcsszavak
strongly coupled plasmas, low-temperature plasmas, gas discharge physics, computer simulation
megadott besorolás
Fizika (Műszaki és Természettudományok Kollégiuma)
100 %
Ortelius tudományág: Plazmafizika
zsűri
Fizika 1
Kutatóhely
Lézerfizikai Osztály (MTA Szilárdtestfizikai és Optikai Kutatóintézet)
résztvevők
Derzsi Aranka Hartmann Péter Korolov Ihor Kutasi Kinga
projekt kezdete
2011-01-01
projekt vége
2012-12-31
aktuális összeg (MFt)
0.650
FTE (kutatóév egyenérték)
2.52
állapot
lezárult projekt
magyar összefoglaló
A numerikus modellekre épülő szimulációk az elméleti számításokat és kísérleti vizsgálatokat kiegészítő fontos módszerré váltak. Az elmúlt 15 év során szerzett tapasztalataink és kialakított nemzetközi kapcsolataink birtokában a tervezett alapkutatás a nemfúziós plazmafizika két területén megjelenő sokrészecske-rendszerekre irányul. Az alacsony hőmérsékletű nemegyensúlyi plazmák területén egyenáramú és rádiófrekvenciásan gerjesztett gázkisülésekben kívánjuk vizsgálni az elektronok és az ionok kinetikáját, valamint a plazmák nemlineáris és tranziens jelenségeit. Megvizsgáljuk az elektródákból ionbombázás hatására kilépő elektronok szerepét rádiófrekvenciás kisülésekben. Az erősen csatolt plazmák témakörében részletesen kívánjuk vizsgálni sokrészecske-rendszerek (transzportegyütthatókhoz kapcsolódó) korrelációs függvényeit, valamint a molekuladinamikai szimulációkban implementálni fogjuk a Langevin dinamika szerinti leírást, amely véletlenszerűen fluktuáló erőkön keresztül figyelmbe veszi a rendszereket körülvevő háttérplazma hatását. Tanulmányozni kívánjuk egy- és többkomponensű sokrészecske-rendszerek termodinamikai tulajdonságait, valamint kollektív gerjesztéseit. Tervezzük kvantum Monte Carlo számításokból származó potenciálok használatát klasszikus szimulációs programjainkban, kvantumrendszerek kollektív tulajdonságainak közelítő meghatározására. A tervezett munka az említett fizikai rendszerek alapjelenségeinek megértését célozza, elsősorban a numerikus modellezés és szimulációk által nyújtott lehetőségek kihasználásával. A modellezés mellett kísérleteket is tervezünk eredményeink ellenőrzésére. A pályázatban öt kutató mellett két egyetemi hallgató szerepel résztvevőként. Eredményeinket nemzetközi folyóiratcikkekben és tudományos konferenciákon fogjuk ismertetni.
angol összefoglaló
Numerical modeling and simulation in basic research represents today a complementary approach to theoretical calculations and experimental investigations. Based on our experience gained in the field and the international collaborations established during the past 15 years, our planned basic research focuses on the investigation of many-particle systems appearing in two areas of (non-fusion) plasma physics. In the field of low-temperature non-equilibrium plasmas we plan to describe through microscopic simulations the kinetics of electrons and ions in direct-current and radio-frequency discharges, nonlinear and transient effects in the plasma, as well as to study the crucial issue of the importance of electron emission from the electrodes in radiofrequency discharges. In the field of strongly coupled plasmas we plan detailed studies of correlation functions of many-particle systems, which are related to transport coefficients, the implementation of Langevin dynamics in molecular dynamics codes to obtain a more correct description of strongly-coupled systems embedded in a plasma environment, where randomly fluctuating forces act on the system. We plan to study thermodynamic characteritics and properties of collective excitations in single- and multi-component strongly-coupled many-particle systems. We also intend to emulate quantum properties of such systems by using in our classical many-particle codes interaction potentials derived from quantum Monte Carlo simulations. The primary aim of our work is to understand the basic physical phenomena taking place in the above mentioned systems, mainly through utilizing the possibilities of numerical modeling and simulation. We also plan experimental studies to verify our simulation results. Besides the five researchers two students participate in the present application. The research results will be communicated in international scientific journals and at conferences.
