Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der numerischen Simulation wasserstoffähnlicher Schwerionenin starken elektromagnetischen Feldern. Diese könnenaus der ebenen Welle eines Laserpulses, demLiénard-Wiechert Potential eines Projektils inStößen oder der Kombination beider in laserassistiertenStößen bestehen. Aufgrund der hohen Feldstärken undder damit verbundenen hohen Geschwindigkeiten wirddas Elektron relativistisch durch die Diracgleichungbeschrieben. Die Schwierigkeit liegt hierbei darin,dass mit der Schwingung der Wellenfunktion und derdes Laserfeldes Zeitskalen involviert sind, die sich um 4-6 Zehnerpotenzen unterscheiden.
Der numerische Aufwand wird reduziert, indemdie Diracgleichung des näherungsweise zylindersymmetrischen Problems in Zylinderkoordinatenauf eine zweidimensionale Gleichung zurückgeführt wird.Gemäß dieser Gleichung wird der Anfangszustand einesgebundenen Elektrons mit finiten Elementen zeitlich propagiert.Damit lässt sich wasserstoffähnliches Uran in Laserpulsenmit Wellenlängen bis im Nanometerbereich simulieren.
Aus der zeitabhängigen Wellenfunktion werden Amplitudenfür Ionisation, Anregung, Elektron-Positron-Paarerzeugungund im Fall von Stößen Transferionisation berechnet.In Laserpulsen wird das Spektrum der in Form höhererHarmonischer emittierten Strahlung ermittelt. Simuationenlaserassistierter Stöße von Goldkernen auf wasserstoffähnliches Uran lassen Stabilisierungdes Grundzustands durch das Laserfeld in Abhängigkeit von dessen Phase erkennen.
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