Projektbeschreibung
Entschlüsselung der Geheimnisse rund um die Beschleunigung geladener Teilchen
Teilchenbeschleunigung und Strahlung in Plasmen bergen ein enormes Potenzial für Anwendungsbereiche, die von der Krebstherapie bis zur Blitzauslösung und Energieerzeugung reichen. Die Komplexität dieses Phänomens zu verstehen, bleibt jedoch eine große Herausforderung. Im Rahmen des vom Europäischen Forschungsrat finanzierten Projekts PLASMA wird ein flexibles Ensemble aus theoretischen und numerischen Modellen erstellt. Durch die Entschlüsselung der Geheimnisse rund um die Dynamik schneller Teilchen in Plasmen, die mittels Magnetfusion und Laser erzeugt wurden, soll das Projekt die komplizierten Wechselwirkungen aufklären, die das Verhalten geladener Teilchen bestimmen. Mit seinem vielschichtigen Ansatz, der Theorie und Numerik kombiniert, verspricht dieses interdisziplinäre Projekt, unser Verständnis der Teilchenbeschleunigung zu revolutionieren und den Weg für bemerkenswerte Fortschritte in der wissenschaftlichen Forschung zu ebnen. Insgesamt hat das Projekt zum Ziel, eine neue Ära in der Plasmaphysik einzuläuten.
Ziel
Particle acceleration and radiation in plasmas has a wide variety of applications, ranging from cancer therapy and lightning initiation, to the improved design of fusion devices for large scale energy production. The goal of this project is to build a flexible ensemble of theoretical and numerical models that describes the acceleration processes and the resulting fast particle dynamics in two focus areas: magnetic fusion plasmas and laser-produced plasmas. This interdisciplinary approach
is a new way of studying charged particle acceleration. It will lead to a deeper understanding of the complex interactions that characterise fast particle behaviour in plasmas. Plasmas are complex systems, with many kinds of interacting electromagnetic (EM) waves and charged particles. For such a system it is infeasible to build one model which captures both the small scale physics and the large scale phenomena. Therefore we aim to develop several complementary models, in one common framework, and make sure they agree in overlapping regions. The common framework will be built layer-by-layer, using models derived from first principles in a systematic way, with theory closely linked to numerics and validated by experimental observations. The key object of study is the evolution of the velocity-space particle distribution in time and space. The main challenge is the strong coupling between the distribution and the EM-field, which requires models with self-consistent coupling of Maxwell’s equations and kinetic equations. For the latter we will use Vlasov-Fokker-Planck solvers extended with advanced collision operators. Interesting aspects include non-Maxwellian distributions, instabilities, shock-wave formation and avalanches. The resulting theoretical framework and the corresponding code-suite will be a novel instrument for advanced studies of charged particle acceleration. Due to the generality of our approach, the
applicability will reach far beyond the two focus areas.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht.
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Schweden