Entwicklung von Experimenten und Diagnostiken an APPA für Phase 0 an FAIR

Die Erforschung von Materie in extremen Zuständen bei Drücken von Mbar und Temperaturen von wenigen eV (sogenannte „Warme dichte Materie“, WDM), ist eines der Hauptziele des Plasmaphysik-Programms an FAIR. Zur Messung der Temperatur der WDM, welche durch Aufheizen mittels intensiver Ionenstrahlen im APPA cave erzeugt wird, wurde eine neues Multiwellenlängen-Pyrometer gebaut. Es ist ein sehr präzises, flexibles, tragbares Pyrometer, das die Messung von Temperaturen mit hoher zeitlicher Auflösung von Nanosekunden und einer Ortsauflösung von hundert Mikrometern ermöglicht. Das Pyrometer wurde am HHT-Experimentierplatz der GSI mit intensiven Uran- und Blei-Ionenstrahlen angewendet, für Testmessungen auf Oberflächen verschiedener Metalle wie Eisen, Wolfram, Tantal und Kupfer im Temperaturbereich von 1-4 kK. An zukünftigen Entwicklungen dieses Gerätes mit neuen Detektoren wird gegenwärtig gearbeitet.

Ein weiteres Ziel des Projektes ist die Entwicklung des PRIOR-Instrumentes und die Vorbereitung des Aufbaus für zukünftige Experimente am APPA Cave. Zeitaufgelöste in-situ Beobachtungen von vergleichsweise langsamen Prozessen mit einer Millisekunde Zeitauflösung und einer gleichzeitigen hohen Ortsauflösung von mehreren zehntel Mikrometer sind eine der möglichen Anwendungen dieses Gerätes. Experimente zur Messung der Viskositäten von Flüssigkeiten und Schmelzungen bei hohen Drücken von 1 – 4000 bar und Temperaturen von 100 – 1900 K sollen fundamentale Fragen zur Viskosität von Mineralschmelzen und Flüssig-Flüssig-Phasenübergängen beantworten. Die technische Leistungsfähigkeit des PRIOR-Instrumentes wurde durch Experimente zur Schwefel-Viskosität und Dichtemessungen bei Drücken von 90 bar und Temperaturen von 750 K demonstriert.