Dynamik levitierter granularer Medien

Description

Wenn eine Ansammlung loser Körner stark geschüttelt wird, bildet sich ein granulares Gas, das scheinbar in der Lage ist, die Gesetze der Thermodynamik zu verletzen. An solch einem Gas können z.B. Ratscheneffekte und Grössenseparation beobachtet werden, was bedeutet, dass sich ein granulares System mit Hilfe von unkorreliertem Rauschen selbst ordnen kann. Diese Phänomene können theoretisch auf die Inelastizität der Stösse zurückgeführt werden, welche die Reziprozität der Dynamik bricht. Jedoch erschwert eine Vielzahl anderer Effekte in granularen Gasen die experimentelle Untersuchung dieser Phänomene. Einerseits führt die Gravitation zu einer korrelierten Bewegung, welche setes eine Richtung der Teilchendynamik auszeichnet. Andererseits wird die Energiezufuhr in das System über Kollisionen mit harten Wänden erreicht. Dies führt notwendigerweise zu einer inhomogenen Geschwindigkeitsverteilung der Körner, die inhärente Effekte der Inelastizität überdecken kann.
In diesem Projekt wollen wir die Dynamik granularer Gase ohne den Einfluss von Gravitation untersuchen. Um dies erreichen zu können, verwenden wir ein Magnetfeld mit einem starken Gradienten, welches die Leviation von diamagnetischen Körnern ermöglicht. Diese Kompensation der Gravitation bedeutet zusätzlich, dass das granulare Gas nicht durch Wände eingeschränkt werden muss. Ebenso kann dem System Energie zugeführt werden, indem der Magnetfeldgradient durch eine Zusatzspule variiert wird. Dieses Experiment ermöglicht es uns, die Wirkung von Gravitation und harten Wänden auf Phänomene, wie z.B. die Grössenseparation, den Ratscheneffekt oder das Auftreten nichtgaussschwer Geschwindigkeitsverteilungen zu untersuchen.

Institutions
  • FB Physik
Funding sources
NameProject no.DescriptionPeriod
Baden-Württemberg-Stiftung549/07no information
Further information
Period: 01.02.2007 – 31.01.2009