Nagy homogenitású rubídium plazma létrehozása ultrarövid lézerimpulzusok segítségével

Nyomtatóbarát változatNyomtatóbarát változat
PhD típus: 
Fizikai Tudományok Doktori Iskola
Év: 
2017/2018
Témavezető: 
Név: 
Demeter Gábor
Email cím: 
demeter.gabor@wigner.mta.hu
Intézet: 
MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont
Beosztás: 
tudományos főmunkatárs
Tudományos fokozat: 
PhD
Konzulens: 
Név: 
dr. Varga Imre
Email cím: 
varga@phy.bme.hu
Intézet: 
BME FIzikai Intézet, Elméleti Fizika Tanszék
Beosztás: 
egyetemi docens
Tudományos fokozat: 
PhD
Leírás: 

A jelölt nagy homogenitású, nagy térbeli kiterjedésű, ultrarövid lézerimpulzus által létrehozott rubídium plazma elméleti és kísérleti vizsgálatában vesz majd részt.

Napjainkban több helyen kísérleteznek azzal, hogy részecskéket hagyományos gyorsítók helyett plazmahullámok környezetében létrejövő, rendkívül nagy elektromos terek segítségével gyorsítsanak. Talán a legnagyobb szabású projekt a témában a CERN-ben létrejött AWAKE projekt. Ezen igen összetett berendezés nagyon fontos eleme egy 10 m hosszú cső, melyben sűrűségingadozásoktól mentes, homogén rubídium plazmát kell létrehozni. A plazmát egy nagy intenzitású, ultrarövid lézerimpulzus hozza létre a csőben lévő rubídium gőzben. A probléma azonban az, hogy a nagy térbeli kiterjedés és a gőz atomjaival való erősen nemlineáris kölcsönhatás miatt a csőben terjedő lézerimpulzus bonyolult átalakulásokon megy keresztül mire a cső egyik végétől eljut a másik végéig.

Az AWAKE projektel együttműködésben a Wigner Fizikai Kutatóközpontban homogén plazma létrehozását vizsgáljuk a CERN-beli eszközhöz hasonló körülmények között, térben kiterjedt rubídiumgőzben, ultrarövid lézerimpulzusok segítségével. Erre a célra rendelkezésre áll egy, a CERN-beli eszközhöz hasonló, ámde annál kisebb, rugalmasabban használható, „table-top” berendezés amely számos érdekes vizsgálatot tesz lehetővé. A kutatás célja, hogy tanulmányozzuk a lézerimpulzus terjedését a gőzben, megvizsgáljuk, hogy az erősen nemlineáris közeg miképpen befolyásolja az impulzus atomokra gyakorolt hatását a gőz különböző pontjaiban. A vizsgálatok célja, hogy optikai eljárásokat tervezzünk és próbáljunk ki a plazma homogenitásának megfigyelésére és kipróbáljuk, milyen módszerekkel lehet növelni a  plazmakeltés hatékonyságát. Az irodalomban általában „nagyintenzitású terek által létrehozott koherens kontroll” (high-field coherent control) néven emlegetik azokat az eljárásokat, amelyek olyan intenzív tereket használnak a cél eléréséhez hogy azok az atomok energiaszintjeit nagymértékben eltolják a kölcsönhatás során és többfotonos folyamatokat gerjesztenek. Célunk ezen terület eredményeinek alkalmazása a plazmakeltés folyamatának optimalizásására.  A jelölt tehát ebbe a nemzetközi együttműködéssel folyó elméleti és kísérleti munkába kapcsolódna be. 

A munka során mind elméleti (analitikus számolás és numerikus szimuláció), mind pedig kísérleti munkára lehetőség van, így részben a jelölt „affinitása” határozza meg az elvégzendő feladatot. Sikeres munka esetén lehetőség nyílhat a CERN-ben folyó AWAKE kísérlet munkájában is részt venni.

Elvárások: 

Mivel a projektbe számos ponton be lehet kapcsolódni, többféle lehetőség van. Elsősorban a kísérleti munkában kellene részt venni, ehhez olyan jelölt szerencsés aki lézeres/optikai kísérletekhez érez kedvet, esetleg van benne tapasztalata. Az elméleti munkában való részvételhez némi atomfizikai/kvantummechanikai ismeret valamint jó számítógépes készség szükséges, miután a munka jelentős részben numerikus számítások segítségével folyik. ( Előny a GNU Octave / MATLAB, esetleg a C++ programnyelvek ismerete.) Az angol nyelv ismerete a szakirodalom olvasásához nagyon fontos. Ezek nem feltétlenül elvárások, a szükséges ismeretek menet közben megszerezhetők.

Munkahely neve: 
MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont, Plazmafizikai Osztály
Munkahely címe: 
1121 Budapest, XII. Konkoly Thege Miklós út 29-33