Landau-Dämpfung

Landau-Dämpfung

 

[lan'dau̯-; ], Abnahme der kollektiven Schwingungsamplitude eines Systems aus Oszillatoren mit geringfügig voneinander abweichenden Eigenfrequenzen. Die Landau-Dämpfung erfolgt nicht dissipativ, sondern stoßfrei durch Zerfall der Bewegungskohärenz der Oszillatoren. Sie wurde erstmals von L. D. Landau im Rahmen einer Untersuchung der longitudinalen (elektrostatischen) Wellen in einem Plasma beschrieben. Liegt die Phasengeschwindigkeit einer solchen Welle im Bereich der thermischen Geschwindigkeit der Elektronen des Plasmas, kommt es zur Phasenfokussierung des etwa geschwindigkeitsgleich mit der Welle laufenden Anteils der Elektronen; überwiegt dabei die Zahl der Teilchen mit kleinerer Geschwindigkeit (wie bei der Maxwell-Verteilung), erfahren die Elektronen im Mittel eine Beschleunigung auf Kosten der Energie der Welle. - Die Landau-Dämpfung ist wesentlich für die Stabilität von Teilchenstrahlen in Speicherringen. Die Schwingung des Schwerpunkts eines umlaufenden Teilchenpakets in den fokussierenden Magnetfeldern des Ringes (Betatronschwingung) wird hier dadurch gedämpft, dass die Teilchen etwas verschiedene Schwingungsfrequenzen haben. Ein Betrieb von Protonen-Speicherringen (bei denen die Dämpfung durch Synchrotronstrahlung entfällt) wäre ohne Landau-Dämpfung nicht möglich.