Physikalische Eigenschaften von Vielteilchensystemen sind oft abhängig von der Anzahl der Teilchen, aus denen sie zusammengesetzt sind. Insbesondere die kritische Temperatur bei Phasenübergängen solcher Systeme wird hiervon beeinflusst.
Mitglieder der Arbeitsgruppe „Kolloidale Plasmen“ haben sich diesem Phänomen experimentell mithilfe des Forschungsobjektes Yukawa-Cluster angenähert. Ein Yukawa Cluster ist ein finites, dreidimensionales System bestehend aus mikrometergroßen Melamin-Formaldehyd-Kugeln. Sie werden in der Randschichtregion von Radiofrequenz Plasmen gebildet, wo sich die Teilchen aufladen und kristallartige Strukturen aufbauen.
Matthias Mulsow und André Melzer haben Cluster verschiedener Größe durch fokussierte Laser kinetisch aufgeheizt und deren Phasenübergang mithilfe von Konfigurationsentropien analysiert. Dadurch ließen sich eindeutige kritische Temperaturen bestimmen, welche eine klare Abhängigkeit von der Anzahl der Teilchen im Cluster zeigten.
Die Ergebnisse sind sowohl für die Erforschung staubiger Plasmen als auch für das Verständnis vergleichbarer Systeme aus den Gebieten der Atom- und Molekülphysik sowie der Granularen Materie wichtig. Die Redaktion des renommierten Fachmagazines Physical Review E hat den Artikel kürzlich veröffentlicht und zusätzlich mit dem Prädikat „Editors‘ Suggestion“ gewürdigt.
Publikation:
Phys. Rev. E 96, 053202 (2017)