Physikalische Neugier und mathematische Präzision: Landesforschungszentren OPTIMAS und CM2 arbeiten auf dem Gebiet der physikalischen Simulation zusammen

Die WissenschaftlerInnen simulierten die Bewegung von Elektronen in flüssigem Wasser mittels des Monte Carlo Methode genannten Simulationsverfahrens. In dem Modellsystem wurden die Elektronen durch Bestrahlung mit einem ultrakurzen hochenergetischen Laserpuls aus Wassermolekülen ausgelöst. Die Elektronen konnten daraufhin elastisch streuen oder durch Stoßionisation weitere freie Elektronen erzeugen, was insbesondere während der Laserbestrahlung zu einem Lawineneffekt führt. Über den Laserpuls hinaus geben die Elektronen kontinuierlich ihre Energie an die Wassermoleküle ab, sodass nur ein geringer Teil der Energie bei den Elektronen verbleibt und der größte Teil als potentielle Energie in den Löchern gespeichert ist.

Dieses interdisziplinäre Projekt ist ein herausragendes Beispiel für die Zusammenarbeit zwischen den Landesforschungszentren OPTIMAS, vertreten durch Prof. Dr. Bärbel Rethfeld, und dem Center for Mathematical and Computational Modelling, vertreten durch Prof. Dr. Klaus Ritter. Diese Kooperation zeigt, wie etablierte mathematische Modelle z.B. aus der Finanzmathematik auf aktuelle Fragestellungen der Physik angewandt werden können.

Monte Carlo simulation of electron dynamics in liquid water, K. Huthmacher, A. Herzwurm, M. Gnewuch, K. Ritter and B. Rethfeld, Physica A: Statistical Mechanics and its Applications 429, 242 (2015)