{"id":2162,"date":"2025-11-10T16:38:19","date_gmt":"2025-11-10T15:38:19","guid":{"rendered":"https:\/\/zerog.physik.uni-greifswald.de\/?p=2162"},"modified":"2025-11-10T16:38:19","modified_gmt":"2025-11-10T15:38:19","slug":"was-in-der-zwischenzeit-geschah","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/zerog.physik.uni-greifswald.de\/?p=2162","title":{"rendered":"Was in der Zwischenzeit geschah"},"content":{"rendered":"\n

Wissenschaftliche Ergebnisse der letzten Kampagne haben wir kurz nach der R\u00fcckkehr nat\u00fcrlich noch nicht. Stattdessen werden noch flei\u00dfig Daten gesichert und aufbereitet, um dann im n\u00e4chsten Schritt ausgewertet werden zu k\u00f6nnen. Wir m\u00f6chten euch hier allerdings ein paar Ergebnisse von fr\u00fcheren Kampagnen zeigen, um auch mal den wissenschaftlichen Teil geb\u00fchrend zu beleuchten.<\/p>\n\n\n\n

Los geht’s noch mit den letzten Messungen vom „alten“ Experiment, genauer gesagt von der PFC 2022. Dort hatten wir einen Draht in die Kammer eingebaut und untersucht, wie dieser vom Staub umstr\u00f6mt wird (Details in diesem Blogbeitrag<\/a>). Das Ganze schien anfangs etwas langweilig, da der Draht einfach mehr oder weniger laminar umstr\u00f6mt wurde und die 3D-Auswertung auch nur mittelm\u00e4\u00dfig funktionierte. Dann haben wir aber gesehen, dass sich unter bestimmten Bedingungen Bugsto\u00dfwellen<\/em> (bow shocks) ausbilden, die wir recht gut auswerten konnten. Diese breiten sich mit konstanter Geschwindigkeit vom Draht weg aus und zeigen sich recht unbeeindruckt davon, was sonst so in der Staubwolke vor sich geht. Das ganze wurde schlie\u00dflich Anfang dieses Jahres in Physics of Plasmas ver\u00f6ffentlicht<\/a> und war dort sogar ein Feature<\/em> und ein Scilight<\/em><\/a> wert.<\/p>\n\n\n\n

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Snapshots von der Ausbreitung des bow shocks zu vier verschiedenen Zeitpunkten: In der Mitte sieht man den von einem staubfreien Void umgebenen Draht. W\u00e4hrend Staub von oben nach unten str\u00f6mt, bewegt sich der shock von der Voidkante aus in die Staubwolke hinein.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n\n
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Oben: Staubdichte in verschiedenen Abst\u00e4nden zum Draht, der Draht ist ganz links. Unten: Positionen von bow shock (Kreuze) und Voidkante (Dreiecke).<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

Grafiken CC BY 4.0 S. Sch\u00fctt, C. A. Knapek, D. Maier, D. P. Mohr, A. Melzer, Bow shock formation in a dusty plasma flowing around an obstacle under microgravity,<\/em> Phys. Plasmas 32<\/strong>, 023704 (2025).<\/p>\n\n\n\n

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Weiter geht’s mit der Zyflex-Kammer. Ab und an kam ja schon die Vier-Elektroden-Konfiguration zur Sprache (z.B. in diesem Beitrag<\/a>), aber wozu ist das Ganze jetzt gut? Im Wesentlichen werden die Elektroden wechselweise f\u00fcr kurze Zeitr\u00e4ume eingeschaltet, wodurch die Plasmaproduktion verschoben und somit auch die Richtung des Ionenstroms beeinflusst wird. Macht man das schnell genug, hebt sich der Ionenstrom aus Sicht der vergleichsweise tr\u00e4gen Staubpartikel im Mittel auf. In der Folge ist es m\u00f6glich, homogene Staubwolken ohne Void zu erzeugen. Eine systematische Charakterisierung der entstehenden Staubwolken wurde ebenfalls in PoP ver\u00f6ffentlicht<\/a>. Dabei wurde nat\u00fcrlich auch die M\u00f6glichkeit genutzt, die Elektroden zu verfahren, und bei verschiedenen Elektrodenabst\u00e4nden gemessen. Es zeigte sich, dass die Pulsfrequenz (sofern hoch genug) kaum einen Einfluss auf die Staubwolke hat, wohl aber nat\u00fcrlich Elektrodenabstand und Gasdruck.<\/p>\n\n\n\n

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Oben: „Klassische“ Staubwolke mit wenig Staub und daher sehr gro\u00dfem Void. Unten: Staubwolke unter denselben Bedingungen, jetzt aber mit gepulsten RF-Spannungen und geschlossenem Void.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n\n
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Form der Staubwolke bei verschiedenen Parametern – immer ohne Void.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

Grafiken CC BY 4.0 C. A. Knapek, D. P. Mohr, P. Huber, Void closure in a pulsed complex plasma in microgravity,<\/em> Phys. Plasmas 31<\/strong>, 063702 (2024).<\/p>\n\n\n\n

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Last but not least haben wir noch eine Methode zur Fluidanalyse auf unser staubiges Plasma angewandt, um die dynamischen Eigenschaften der Staubwolke in 3D zu charakterisieren. Dabei kommt ein Konstrukt namens finite-time Lyapunov exponent<\/em>s (FTLE) zum Einsatz, also Ljapunow-Exponenten, die zu festen Zeitschritten – hier Vielfachen der Framerate – ermittelt werden. Diese sagen uns, wo in der Staubwolke sich Fluidelemente aufeinander zubewegen und wo sie sich voneinander entfernen. Es wurde gefunden, dass auch unsere ausgedehnten Staubwolken in der Zyflex-Kammer weitgehend inkompressibel sind, so wie dies bereits f\u00fcr kleinere Systeme angenommen wird. Weiterhin wurde ein Vergleich zwischen einer Partikelerkennung per neuronalem Netz (AIPR = Artificial Intelligence Particle Reconstruction<\/em>) und klassischen, bew\u00e4hrten Methoden durchgef\u00fchrt und gezeigt, dass das neuronale Netz bei reduziertem Rechenaufwand vergleichbare Ergebnisse liefert. Im Detail nachlesen kann man das alles bei Physical Review E<\/a>.<\/p>\n\n\n\n

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Mittels AIPR rekonstruierte Partikel und Geschwindigkeitsverteilungen in allen drei RIchtungen.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n\n
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FTLE aus der klassischen Shake-the-Box-Analyse (oben) und aus der AIPR-Analyse (unten). Rot zeigt Regionen, in denen Fluidelemente auseinanderlaufen, Blau zeigt Regionen, in denen Fluidelemente zusammenlaufen. Es sind vor allem kleinskalige Fluktuationen zu sehen.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

Grafiken CC BY 4.0 A. Melzer, C. Knapek, D. Maier, D. Mohr, S. Sch\u00fctt, Three-dimensional finite-time Lyapunov-exponent analysis of fluid dusty plasmas under weightlessness using a machine-learning particle reconstruction technique<\/em>, Phys. Rev. E 111<\/strong>, 045214 (2025).<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Wissenschaftliche Ergebnisse der letzten Kampagne haben wir kurz nach der R\u00fcckkehr nat\u00fcrlich noch nicht. Stattdessen werden noch flei\u00dfig Daten gesichert und aufbereitet, um dann im n\u00e4chsten Schritt ausgewertet werden zu k\u00f6nnen. Wir m\u00f6chten euch hier allerdings ein paar Ergebnisse von fr\u00fcheren Kampagnen zeigen, um auch mal den wissenschaftlichen Teil geb\u00fchrend zu beleuchten. Los geht’s noch … Was in der Zwischenzeit geschah<\/span> weiterlesen →<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":7,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[1],"tags":[23],"class_list":["post-2162","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-allgemein","tag-physik"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/zerog.physik.uni-greifswald.de\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/2162","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/zerog.physik.uni-greifswald.de\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/zerog.physik.uni-greifswald.de\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/zerog.physik.uni-greifswald.de\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/7"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/zerog.physik.uni-greifswald.de\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=2162"}],"version-history":[{"count":39,"href":"https:\/\/zerog.physik.uni-greifswald.de\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/2162\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":2412,"href":"https:\/\/zerog.physik.uni-greifswald.de\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/2162\/revisions\/2412"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/zerog.physik.uni-greifswald.de\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=2162"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/zerog.physik.uni-greifswald.de\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=2162"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/zerog.physik.uni-greifswald.de\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=2162"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}