Archiviertes Physik-Kolloquium:

13. Nov. 2014, 16:00 Uhr, Gebäude NW1, Raum H3

Wellenausbreitung in ungeordneten Medien: Zufallskaustiken und die Statistik extremer Wellen

Dr. Ragnar Fleischmann, MPG für Dynamik und Selbstorganisation, Göttingen

Phänomene der Wellenausbreitung in ungeordneten Medien sind sowohl in der Wissenschaft als auch im täglichen Leben allgegenwärtig. Die durch den Wind getriebenen Ozeanwellen sind ein Beispiel dafür, jedoch auch Licht, Schall, Elektronen und sogar Tsunamis und Erdbeben sind Wellen, die sich in einer natürlichen Umgebung durch ein komplexes Medium ausbreiten. Wegen seiner Komplexität lässt sich dieses Medium oft sehr gut als ein zufälliges, ungeordnetes Medium beschreiben, wie etwa die turbulente Atmosphäre, die komplexen Wirbelfelder von Ozeanströmungen oder ein von Störstellen durchdrungenes Halbleiterkristall. In den letzten Jahren wurde deutlich, dass sogar sehr schwache räumliche Fluktuationen in solch einem Medium, wenn sie nur korreliert sind, zu sehr starken Fluktuationen in der Intensität der es durchdringen Wellen führen können. Diese Fluktuationen in der Wellenintensität zeigen ausgeprägte räumliche Verzweigungsmuster, woher der Begriff des „branched flow“, der Flussverästelung stammt. Diese Flussverästelung wurde für Elektronen-, Mikro-, Schall- und Wasserwellen beschrieben und beobachtet. In all diesen Systemen führt sie zu stark erhöhten Wahrscheinlichkeiten extremer Wellenereignissen, wie etwa sogenannter Monsterwellen auf dem Ozean. In meinem Vortrag gebe ich eine Einführung in dieses Phänomen und zeige unter anderem, dass mit ihm eine weitere, von der mittleren freien Weglänge parametrisch unterschiedene, fundamentale Längenskala des Transports durch ungeordnete Medien verbunden ist. Als eine Anwendung werde ich den Einfluss der Flussverästelung auf die Vorhersagbarkeit von Tsunami-Wellen diskutieren.