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    Plasma-Astrophysik — Forschung

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    Quelle: H. Yan
    Teilchenbahnen im turbulenten Magnetfeld

    Kosmische Strahlen - Beschleunigung und Transport

    Wir untersuchen die fundamentalen Plasmaprozesse, die die Beschleunigung und den Transport von Teilchen in verschiedenen astrophysikalischen Umgebungen bestimmen, sowie ihre Wechselwirkung mit MHD-Turbulenz und Wellen.

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    Quelle: H. Yan
    Teilchenbahnen im turbulenten Magnetfeld
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    Quelle: Zhang et.al. 2020 Nature Astronomy
    Turbulence-Modi in der Cygnus-X-Region über einer Gammastrahlenkarte des Fermi-LAT

    Eigenschaften von MHD Turbulenzen aus Beobachtungs- und theoretischen Studien

    Die Natur der MHD Turbulenzen wird durch Energieeinspritzung in grossen Maßstäben, Dämpfung in kleinen Maßstäben sowie Umweltfaktoren geprägt. In Verbindung mit MHD- und PIC-Simulationen werden neue Diagnosen entwickelt, um die Plasmaeigenschaften interstellarer Turbulenzen nachzuverfolgen. 

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    Quelle: Zhang et.al. 2020 Nature Astronomy
    Turbulence-Modi in der Cygnus-X-Region über einer Gammastrahlenkarte des Fermi-LAT
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    Quelle: H. Yan
    Barplot of energy fracs in MHD turbulence

    MHD und Plasma-Prozesse

    In der Astrophysik bestimmen MHD-Prozesse und Plasmainstabilitäten nicht nur die grundlegenden Eigenschaften des Weltraumplasmas, sie sind auch aufgrund der einzigartigen Bedingungen sehr interessant, die nicht im Labor realisiert werden können, wie z.B. die riesige spektrale Spannweite, die Stossfreiheit und extreme Temperaturen.

     

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    Quelle: H. Yan
    Barplot of energy fracs in MHD turbulence
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    Quelle: H. Yan
    Die erste 3D-Magnetfelderkennung mit atomarer Ausrichtung

    Astrophysikalische Magnetfelder: Dynamik und Detektion

    Astrophysikalische Magnetfelder als Leim des astrophysikalischen Plasma, das Magnetfeld ist ausser Frage eine der Schlüsseleigenschaften die wir wissen wollen. Aufgrund ihrer herausragenden Rolle in astrophysikalischen Plasmen ist die Kenntnis kosmischer Magnetfelder ausserordentlich wichtig.

    Wir untersuchen verschiedene Wege um Magnetfelder und ihre Dynamiken (Turbulenzen), insbesondere in diffusen Medien, zu detektieren. 

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    Quelle: H. Yan
    Die erste 3D-Magnetfelderkennung mit atomarer Ausrichtung
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    Quelle: Zhang & Yan 2011

    Hoch-Energie-Astrophysik

    Hochenergiephänomene die von Sonneneruptionen, PWNes und SNRs bis hin zu Gammastrahlen-Ausbrüchen reichen.

    Wir wenden Erkenntnisse zur Wechselwirkung von Teilchen und Plasma auf verschiedene Hochenergiephänomene an.

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    Quelle: Zhang & Yan 2011
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    Quelle: Ge, He, Yan 2016
    Chemistry evolution owing to dust dynamics in turbulence

    Interstellare Staubbewegungen

    Staubkörner sind eine der Schlüsselbestandteile im interstellarem Medium.

    Sie sind eng verbunden mit dem Magnetfeld und Plasma als Ladungsträger zusammen mit ihrer Hauptaufgabe der Metall- und Lichtausbreitung. All dies wird sehr durch ihre Bewegungen bestimmt, welche wir untersuchen.

     

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    Quelle: Ge, He, Yan 2016
    Chemistry evolution owing to dust dynamics in turbulence