Calculations of atomic data of group elements relevant to plasma physics and astrophysics using parallelized r-matrix methods.

• Applicant: Professor Dr. Günter Wunner
• Subject Area: Optics, Quantum Optics and Physics of Atoms, Molecules and Plasmas
• Term: from 2001 to 2004
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5308592

Das physikalische Ziel dieses Projektes ist die möglichst genaue und vollständige Berechnung der für die Astrophysik und für technologische Anwendungen relevanten atomaren Daten von Eisen in allen Ionisationsstufen und der benachbarten Elemente Kobalt und Nickel ("Eisengruppe") für niederenergetische (~0.1 eV - 20 eV) und mittelenergetische (~20 eV - 200 eV) Streuprozesse unter Verwendung der zuverlässigsten theoretisch-physikalischen und numerischen Methoden, die gegenwärtig zu Verfügung stehen (R-Matrix-Verfahren). Im Mittelpunkt stehen dabei elektronische Stoßanregung- und Stoßionisierungs-Querschnitte, Ratenkoeffizienten, elektromagnetische Übergangswahrscheinlichkeiten und Photoionisierungsquerschnitte. Aufgrund der sehr großen Anzahl energetisch eng benachbarter Terme, die sich aus der offenen 3d-Schale in diesen Atomen und Ionen ergibt, wird die numerische Berechnung der gesuchten Größen extrem aufwendig. Rechnungen mit physikalischer Aussagekraft erfordern bei niedrigen Energien selbst auf Rechnern vom CRAY-T3E-Typ ein Minimum von einigen Tausend CPU-Stunden. Diese Zeit erhöht sich noch deutlich, wenn mittelenergetische Streuprozesse betrachtet werden sollen. Ein weiterer physikalischer Fortschritt ist hier nur möglich, wenn massiv-parallele Rechner zum Einsatz kommen. Neben der physikalischen Zielsetzung ist daher die Erweiterung des atomphysikalischen R-Matrix-Zugangs auf massiv-parallele Rechnerarchitektur ein weiteres zentrales Anliegen des Vorhabens. Weiter sollen auch relativistische Effekte - in einem ersten Schritt über ein LS-jj-Umkopplung und dann im Rahmen eines Breit-Pauli-Zugangs - mit berücksichtigt werden. Die Leistungsfähigkeit der zu erstellenden Verfahren soll am Beispiel ausgewählter Ionen der Eisengruppe, die für die Astro- und Plasmaphysik von Wichtigkeit sind, nachgewiesen werden.

• DFG Programme: Research Grants