Arbeitsgruppe

magnetfeldstabilisiertes thermisches Helium- und Wasserstoff-Plasma genannt "Eieruhr"

unter Werner Heisenberg

Anfang 1960 bis Mitte 1970

Peter H. Grassman

Der Druckaufbau in einem stationären magnetfeldstabilisierten Heliumplasma hoher Dichte und Temperatur Dez. 1966, Ipp 3/47 Auszüge in Zeitschrift für Naturforschung Band 23a Heft 2, 1968
Hier kostenlos online, in der ausführlichen Version.
Hier online.
Die Fussnote 10 über eine ausstehende Arbeit von Wulff liess sich jedenfalls nicht in der Zeitschrift für Naturforschung finden. Vermutlich ist sie woanders eingeflossen. Bergstedt, siehe unten, erörtert die erwähnte Saha- und Saha-Boltzmanngleichung in Die Beeinflussung des Ionisationsgrades ...

(Gute Übersichtsarbeit über das vermessene Plasma und der Anwendung auf ähnliche Messungen)

(+ Wulff, + Klüber)
Pressure Rise in A Plasma due to the Nernst Effect
Physics Letters Vol 24A, number 6 ,13 March 1967
Hier online (Vorsicht teuer 35.95$ für zwei Seiten.)

Messung der Elektronendichte eines He-Plasmas aus der Faraday-Drehung der Rubin-Laser-Drehung
MPO/PA/17/63 Juli 1963

Heinz Schlüter (USA)

Untersuchungen am Balmer-Spektren bei einer Hochfrequenzentladung
Zeitschrift füt Naturforschung, Band 16a , Heft 10, 1961

(schöne Fotos über die ersten selbstgemachten Magnetfeldspulwicklungen, mit Schlauch zur Wasserkühlung)
Hier online
weitere Arbeiten:
Z. Naturforschg 15a, Notizen S.281 Untersuchungen an einer Hochfrequenzapparatur mit statischem Magnetfeld. (1960)
Z. Naturforschg 15a, Notizen S.744 Über Hochfrequenzentladungen mit statischem Magnetfeld. (1960)

Jaques Durand
(+ Klüber, + Wulff)
Eine Anlage zur Erzeugung kurzzeitig konstanter starker Magnetfelder,
Zeitschrift für angewandte Physik 12. Band 9. Heft, 1960, S. 393- 395

Otto Klüber (Unfall)

Untersuchung des Druckaufbaus einer stationären magnetfeldstabilisierten Helium-Entladung mit Hilfe magnetischer Messungen.
Zeitschrift für Naturforschung Band 22a, Heft 10. 1967

Untersuchungen zur Stromdichteverteilung eines Lichtbogens im Magnetfeld
Zeitschrift für Naturforschung Band 24a, Heft 10, 1969

Zur Begrenzung der radialen Ausdehnung des Lichtbogenstromes durch ein axiales Megnetfeld
II. Skalengesetze und Vergleich mit den Experimenten
Zeitschrift für Naturforschung, Band 24a, Heft 4, 1972

A Joint Statistical Count of Free- and Bound-Electron States of a System of Electrons and Protons
Il Nuovo Cimento Vol. 31 B N. 1 (1976)
(+ Wulff)

G. Venus

Elektronendichteverlauf in magnetisierten Wasserstoffbögen bei Abweichung der Ionentemperatur von der Elektronentemperatur
Zeitschrift für Physik 259, 437-450 (1973)
springer link, 34,95 €

Joachim Steuerwald (Programmierer)

Calculations of the stellar structure of so-called degenerate stars using a new pressure function
(abgelehntes Manusskript)
(+ Wulff)
Pdf
( for the future the report is officically saved here: MPG.Pu.Re. )

C.-R. Vidal

Determination of Electron Density from Line Merging
J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer Vol. 6 pp 461-477 Pergamon Press 1966

Klaus Bergstedt
Die Beeinflussung des Ionisationsgrades durch Diffusions- und Massenströme im Plasma
Z. Naturforschg Band 24a, Heft 3,1969
Hier online, Saha-Gleichung, Saha-Boltzmanngleichung.

Über die Verschleppung der Ionistation im Plasma durch Teilchenströme in Richtung eines Temperaturgradienten.
(Dissertation)
Hier kostenlos online
Hier der ausführliche Report.

Experimentelle Beiträge zur Theorie der Spektrallinienverbreiterung
Proceedings Fifth International Conferene on Ionization Phenomena in Gases, Munich 1961
Mit Wulff, H. Schlüter, E. Ferguson

Günther Bolt (Krankheit)

?

Heinrich Wulff
Die Linienprofile thermisch angeregter Heliumlinien, ZS für Phys. 150, 614 (1958)
zitiert in Über die Theorie der Druckverbreiterung von Spektrallinien von G. Traving

Zur Frage der Beobachtbarkeit überthermischer elektrischer Feldschwankungen in Plasmen mittels spektroskopischer Messungen
Zeitschrift für Naturforschung, Band 15a Heft 1, 1960
Hier online

Plasma Diagnostics by Spectroscopical Means.
Nuclear Instruments and Methods 4 (1959) 352-362 North-Holland Publishing Co.

Production and Behaviour of a Magnetically stabilized High-Density High-Temperature Plasma
Proceedings of the Seventh International Conference on Phenomena in Ionized Gases, Beograd 1966

„Über die Theorie der elektrischen Leitfähigkeit der Metalle.“ (On the theory of the electrical conductivity of metals.)
Typoskript. Hier downloadbar.

Eine gemeinsame statistische Abzählung gebundener und freier Elektronenzustände:
hier kostenlos online

A Joint Statistical Count of Free- and Bound-Electron States of a System of Electrons and Protons
Il Nuovo Cimento Vol. 31 B N. 1 (1976)
hier online

Über die Energieverteilung von Elektronen in einem Protonen-Elektronen-Plasma mit Dichten größer als die Festkörperdichte:
hier steuerfinanziert kostenlos online

On the Electron Energy Distribution in Proton Electron Plasmas with Densities Above Solid State Density
Il Nuovo Cimento Vol. 31 B, N. 1 (1976)
hier online

Literatur:
Albrecht Unsöld: Physik der Sternatmosphären.
und
Zur Berechnung der Zustandsummen für Atome und Ionen in einem teilweise ionisierten Gas. Mit 2 Textabbildungen. Zeitschrift für Astrophysik, Vol. 24, p.355 (online). Dort die Aufteilung der Zustandsumme in Summe und Integral, sowie weitere Literatur, Saha, Fowler.

Der neue Kosmos. Springer 1967 (Heidelberger Taschenbücher), 1974

Fowler, R. H.: Statistical Mechanics, Cambridge, 1929

Extern:
Raeder, Wirtz

Druckerhöhung und Wärmeleitfähigkeit in einem zylindrischen Wasserstoffplasma im axialen Magnetfeld unter Berücksichtigung von Thermokräften
Zeitschrift für Naturforschung Band 23a, Heft 11, 1968

Einar Lindholm, Zur Theorie der Verbreiterung von Spektrallinien, Arkiv Für Mathematik, Astronomi och Physik Band 28 B. N:o 3.
W. Finkelberg, Th. Peters, Kontinuierliche Spektren, Handbuch (der Physik?)

Zur Geschichte der Arbeitsgruppe

1961 war das erste thermische Heliumplasma Wulffs von 1958 magentfeldstabilisert, und wurde im Laufe der folgenden Jahre mit verschiedenen Methoden vermessen und die Ergebnisse mit Verbesserungen theoretisch gedeutet. Ebenso wurde das Entladungsrohr, mit Taille, deshalb „Eieruhr“, mit Wasserstoff befüllt und vermessen. Auch Kohlenstoff kam zum Einsatz.

Schon 1966 gab es Diskussionen diese verhältnismässig kleine und preiswerte Arbeitsgruppe zugunsten der Großprojekte zu schliessen, wogegen Wulff noch argumentieren konnte.

»An Herrn W.

München 14.3 1966
Vorschläge von Herrn Wulff
... Antworten auf die Frage: „Was kann man mit der Eieruhr weiter machen“ ergeben sich vornehmlich aus experimentellen Befunden und dem Bemühen diese mit Hilfe der Theorie zu erklären (beschreiben). So erkannte Ziele sind meist nicht so weit gesteckt, wie die, welche auf Grund theoretischer Überlegungen gewonnen werden. Wir sehen darin einen Vorteil angesichts der Entwicklung, den die mit der kontrollierten Kernfusion befaßte Plasmaphysik seit 1957 genommen hat. (S 1)

Ich denke, man sollte die Experimente auch ein bißchen nach den technischen Möglichkeiten ausrichten. (Wo ist das sonst schon möglich?) [1]... Eine solche Energiemenge würde im Augenblick keine Wünsche offen lassen. Ich glaube aber sagen zu müssen (auch weil Herr M. oder die wissenschaftliche Leitung selbst zu „Kostendenken“ auffordert), daß wir physikalische Ergebnisse schon bei 3·X (300 + X) kJoule für den (Theta) Pinch und weiteren 100 kJoule für das statische Feld erwarten können. (S. 11)

Vergleiche der vorgeschlagenen Versuche mit dem Thetapinch liegen nahe. Ich würde sie nicht aus taktischen Gründen vermeiden , sondern weil ich eine Aversion dagegen habe, allzuviel über Versuche auszusagen, die etwas Neues erwarten lassen.« [2] (S.12)

[1] Ergebnisse aus der Forschung bei Siemens werden erwähnt, und im Rahmen des Institutsinteresses nachzubilden versucht. Im Allgemeinen reicht die industrielle Forschung nicht so weit. Technische Möglichkeiten heißt in diesem Zusammenhang zweierlei, die weiterreichenden Möglichkeiten des Instituts zu nutzen, aber auch technisch fernliegende Versuche zu unterlassen.

[2] Die Vorschläge berichten konkret über Erreichtes, experimentell widerlegte Vorstellungen, daraus abgeleitete Vorschläge zu Versuchen, die wieder Effekte an anderer relevanter Stelle erwarten lassen, sowie der konkreten Hoffnung aus Ergebnissen aus Bereichen des Entladungsrohrs mit starken Temperaturgradienten, Diffusionströmen und stationären Plasmen am Ende der Magnetspulen mit 1/10 Magnetfeldstärke wegen starker Veränderungen oder sogar wegen besonders klar gleichbleibender Verhältnisse, neue Ergebnisse zu erhalten.

Was sich dann am selbststabilisierenden Nernsteffekt und der Entdeckung seines Einflusses auf den Druckaufbau im Plasma 1967 schön bestätigte, von Grassmann ausführlich in seiner Dissertation beschrieben.

Heisenberg nutzte die Erkenntnisse der Arbeitsgruppe, Plasmen nach Dichte und Temperatur zu vermessen, und theoretisch zu deuten, um Messergebnisse aus anderen Fusionsforschungen (England) nachvollziehen und kontrollieren zu lassen. Die Arbeitsgruppe war im Institut die einzige, die das leistete, und angebliche Fusionserfolge anderer Forscher in Frage stellen konnte, was sich dann auch bestätigte.

Aus einer persönlichen Chronologische Zusammenstellung und Erklärung der Vorgänge

In der Mitte der (19-) sechziger Jahre wurde in meiner damaligen Arbeitsgruppe bei der Untersuchung experimentell hergestellter Hochtemperaturplasmen gefunden, daß verschiedene, aber übliche Methoden der Temperaturbestimmung zu voneinander abweichenden Temperaturwerten führen. Dies veranlaßte mich gemeinsam mit meinem damaligen Mitarbeiter Dr. Klüber, die verwendeten und als sakrosankt geltenden Formeln des thermodynamischen Gleichgewichts auf eine neue Weise herzuleiten. Für gebundene Elektronen ergab sich eine bisher in der Literatur nicht angegebene neue Energieverteilungsfunktion, die gleichwohl in die bekannte überführt werden konnte.
Diese Arbeit war Prof. [Arnulf] Schlüter bekannt und regte ihn zu seiner Arbeit "Ionisierungsspannung in einem Plasma" an (IPP-Bericht 6/II). Die erwähnte neue Formel für gebundene Zustände legte den Gedanken nahe, daß "entartete" Elektronen, das sind z.B. Metall-Elektronen, nicht, wie in der Physik duchweg üblich, mit den Formeln für freie Zustände beschrieben werden können. Ich habe diese Gedanken in einer Arbeit ausgeführt, die ihre vorläufige Form im IPP- Bericht III/12 v. Mai 1974 (Anlage 1) fand. + Gleichzeitig habe ich die erstgenannte [Energieverteilung] in den sechziger Jahren entstandene Arbeit mit Dr. Klüber im IPP-Bericht III/13 v. Juni 1974 dargelegt (Anlage 2)

+
Diese Arbeit ergab, daß die übliche Beschreibung "entarteter" Elektronen mit den für freie Elektronen gültigen Formeln nicht möglich ist, weil dadurch der in der Newtonschen wie in der Quantenmechanik ganz allgemein gültige "Virialsatz " verletzt wird. Diese Konsequenz ergibt sich aufgrund einer unstatthaften Anwendung des "Paulischen Ausschließungsverbots". Darüber hinaus wird in dieser und in der letzten Arbeit IPP R/21 Juli 1977 (Mitautor: Steuerwald) gezeigt, daß dieses Verbot keinesfalls den Rang eines Prinzips der Physik haben kann, welches ihm heute durchwegs zugestanden wird. Frühere z.B. von Heisenberg und von Sommerfeld geäußerte Zweifel in dieser Hinsicht habe ich in der letztgenannten Arbeit (1977) zitiert.

The Schlüter paper states that there is no need for differentiation of free and bound states at all! Schlüter stellt den Sinn der Unterscheidung gebunden frei ganz in Frage.

http://edoc.mpg.de/display.epl?mode=doc&id=668305&col=33&grp=1311#cb

"Diese Untersuchung ist durch Diskussion mit den Herren Wulff und Klüber angeregt worden. Für die Durchführung der numerischen Rechnungen danke ich Frau G. Hain."

1972-1974 wurde eine plasmatechnische Darstellung von Titan als Patent angemeldet, und der Versuch gestartet ein Anlage zur industriellen Herstellung mit Hilfe der Industrie herzustellen. Titan soll bei diesem Verfahren direkt aus dem Oxid dargestellt werden, eine Lösung, die sich auch für Tantal und Zirkon anbietet. Die verschiedenen Prioritäten der wissenschaftlichen Leitung und dem Arbeitsgruppenleiter, Politik und Mißverständnisse führten zu einer unerquicklichen, bis heute nicht formal abgeschlossenen Diskussion, so daß unklar ist, ob sich die Idee auf dem geplanten Weg umsetzen läßt. Das Patent ging auf Wulff über, der die Kosten bald nicht mehr trug.

Die abschließende theoretische Beurteilung der Arbeitsgruppe führte dann bis 1976, zur statistischen Abzählung, wie man dort nachlesen kann. Weitergeführt wurde sie in der Arbeit Über Energieverteilung in Plasmen mit Dichte größer Festkörperdichte.

Diese wurden noch in Nuovo Cimento veröffentlicht.

Alle daraus folgenden Konsequenzen wurden dem Autor verboten zu veröffentlichen, auch anderweitig, da er „als Mitarbeiter des Instutitus bekannt sei.“ Dies führte letztendlich zu Veröffentlichung im Selbstverlag.

Dem Buch ging die aufwändige Arbeit zum Vergleich von klassischer und Quantemechanik voraus, deren letzte Kapitel unabgeschlossen blieben. 1989 recherchierte der Autor zu den antihermiteschen Matrizen, die diese Arbeit abschlossen und als die quantenmechanischen Kapitel Eingang in das Buch fanden.

Veröffentlichungsgeschichte (Mit Poisson- und Sternenfeature)

Das Buch Physik unter Verwendung des Virialsatzes bindet das Thema an alle schon vorher gestreiften Gebiete der Physik an, da das einzelne Eingehen auf vorgebrachte Kritik müßig gewesen wäre, und sich die Erörterung auf diesem Weg als konsequenter erweist.

Privates:

Der Autor äußerte mir mehrmals und schriftlich zirka ab 1989 seine Absicht die Mathematikausbildung auf funktionentheoretische Grundlage zu stellen, weil von dieser Seite vieles einfacher und allgemeiner sei. Die Nachlaßkorrespondenz wird hier demnächst zur Verfügung gestellt. Kurz zusammengefasst geht es um Folgendes: Die Exponentialfunktion wird komplex eingeführt, mittels der komplexen Pole und anhand der Laurentreihe werden die anderen Funktionen motiviert, insbesondere die periodischen. Dafür wird das komplexe Umlaufintegral (Cauchy) mit seinen bemerkenswerten Eigenschaften herangezogen.

Eine Bücherliste/Bibliografie wäre wünschenswert:


Eine Arbeitsgruppe 1962 in Genf auf dem Kongress 1962 International Conference on High Energy Physics at CERN, Geneva, 4th-11th July 1962 mit (2. v.l.) Boris S. Dzelepov, Hans Bethe und Werner Heisenberg, an der der Autor Heinrich Wulff, hier in starker Vermutung, bei der privaten Nachforschung wurden verschiedene Standpunkte vertreten, links sitzend im Gespräch mit Unsichtbar, nicht mitgearbeitet hat. Im Inhaltsverzeichnis der Proceedings des Kongresses steht er, seit 1957 begründet, nicht.

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