Fakultät für Physik - Digitale Hochschulschriften der LMU - Teil 01/05

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Fakultät für Physik - Digitale Hochschulschriften der LMU - Teil 01/05 episodes

July 24, 2000 Erzeugung relativistischer Elektronen durch Propagation hochintensiver Laserpulse in einem Plasma
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July 24, 2000 Praezise optische Frequenzmessungen mit modengekoppelten Lasern
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July 19, 2000 Synoptische, diagnostische und numerische Untersuchungen der Intensitätsänderungen von tropischen Wirbelstürmen und Monsuntiefs
The intensity changes of an Australian monsoon depression and typhoons Flo (1990)
and Ed (1990) are investigated using operational analyses, diagnostic studies, and numerical
model calculations. The analyses are based on gridded data from the Australian Bureau of
Meteorology’s (BMRC’s) Tropical Analysis System, the European Centre for Medium-Range
Weather Forecasts (ECMWF) data archive, and the 1990 Tropical Cyclone Motion experiment
(TCM-90). The TCM-90 analyses are provided by the Japan Meteorological Agency and the
National Centers for Environmental Prediction and incorporate typhoon boguses of the
Geophysical Fluid Dynamics Laboratory and the Japan Meteorological Agency.
The monsoon depression developed over northwestern Australia in February 1994.
After remaining quasi-stationary for several days after its formation in the monsoon trough, the
depression drifted slowly southwestwards along the coast of Western Australia and eventually
weakened. The evolution is exemplified by time-height cross-sections of various kinematic
quantities as well as the apparent source of potential vorticity, which has been taken into
account in the PV equation for the first time. A prominent feature of these diagnostic fields is
the impact of convective and diabatic processes on the development. The structure of the
depression is very similar to those of the few monsoon depressions that have been documented
over the Indian subcontinent. The formation of the depression coincided with the passage of an
upper-level middle-latitude trough and a low-level anticyclone to the south, but the extent to
which the genesis was influenced by these disturbances is unclear.
The equation for the mean tangential wind in a storm-following cylindrical coordinate
system is applied to investigate the intensity changes of tropical cyclones and monsoon
depressions. In this equation, the symmetric, the resolved asymmetric and the subgrid-scale
contributions are fully separated. The tangential wind changes can be interpreted in terms of
absolute vorticity flux, angular momentum flux, PV flux or the Eliassen-Palm flux-divergence.
The corresponding eddy fluxes are compared, and the impact of convection on the intensity
changes as well as the interaction between a monsoon depression and upper-level troughs and
ridges is investigated. Analyses of observational data for a monsoon depression that formed
near the coast of northwestern Australia in February 1994 show that all terms in the tangential
wind equation are important, except for the drift term. These important terms include above all
the subgrid-scale terms which are presumed to be largely due to processes associated with
deep convection.
In the lower and middle troposphere, the main terms contributing to the intensification
of the monsoon depression are the radial absolute vorticity fluxes (cyclonic inward fluxes of
relative and planetary vorticity; or the corresponding terms that include the Eliassen-Palm
fluxes, the radial PV-fluxes, or the angular momentum fluxes) and the vertical advection of
tangential wind. In the upper troposphere, the cyclonic tangential wind change can be attributed
mainly to the relative vorticity fluxes (anticyclonic outward fluxes of relative vorticity),
the vertical advection of tangential wind, and the subgrid-scale contributions. The weakening
tendency of the upper-level anticyclone associated with these effects and the channelled,
widespread outflow are related to the strengthening of the monsoon depression. The inward
movement of the eddy PV-flux-maxima in the upper troposphere reflects the approach of PV
anomalies associated with passing mid-latitude troughs. We hypothesize that the convection
near the monsoon depression is enhanced in front of the approaching PV anomalies by the
reduction of static stability and by the vacuum cleaner effect, and that this influences the
intensification of the depression.
As a check on the robustness of the findings, the results using BMRC analyse
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July 17, 2000 Untersuchung und analytische Modellierung der Systemantwort von pn-CCD Detektoren
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June 26, 2000 The Influence of Matter-Antimatter Domains on Big Bang Nucleosynthesis
In der vorliegenden Arbeit habe ich mich mit den Auswirkungen eventuell im fruehen
Universum vorhandener Antimaterieregionen auf die Haeufigkeiten der leichten Elemente
beschaeftigt.
Praktisch das gesamte Deuterium und der ueberwiegende Teil der Helium-4 Kerne,
die wir heute im Universum beobachten, wurden in einem fuehen Evolutionsstadium
des Kosmos — nur wenige Minuten nach dem Urknall — gebildet. In der Theorie der
sogenannten Primordialen Nukleosynthese — oder auch Big Bang Nukleosynthese (BBN)
— werden die relativen Haeufigkeiten der einzelnen Kerne abhangig von den genauen
physikalischen Bedingungen im jungen Universum vorhergesagt. Die im Rahmen
des Standardmodells der Kosmologie vorhergesagten Elementhaeufigkeiten stimmen im
Allgemeinen gut mit aus Beobachtungen abgeleiteten Werten ueberein. Dies begr uendet
den großen Erfolg dieser Theorie und macht sie zu einem der Grundpfeiler des kosmologischen
Standardmodells.
Denkbare Erweiterungen des Standardmodells koennen jedoch potentiell Auswirkungen
auf den Ablauf der Kernsynthese haben. Da aber jedes glaubwuerdige Szenario
ebenso wie die Standardtheorie die aus den Beobachtungen abgeleiteten Haeufigkeiten
vorhersagen muss, duerfen die H¨aufigkeiten nur minimal beeinflusst werden.
Diese Ueberlegungen gestatten es uns, die Kernsynthese als ”Werkzeug“ zur Untersuchung
der physikalischen Bedingungen im jungen Universum zu verwenden. Dies ist
bereits in der Vergangenheit vielfach praktiziert worden. Eine haeufig untersuchte Variante
ist die sogenannte inhomogene Nukleosynthese. In einem solchen Modell wird
eine Grundannahme des kosmologischen Standardmodells, die Homogenitaet der Verteilung
der baryonischen Materie im jungen Universum, fallengelassen. Das von mir
untersuchte Szenario geht noch einen Schritt weiter und laeßt auch Fluktuationen in der
Baryonendichte mit negativem Vorzeichen zu. In einem solchen Modell besteht das
junge Universum aus getrennten Materie- und Antimaterieregionen. Diese Art spezieller
Anfangsbedingungen wird in einigen Modellen der elektroschwachen Baryogenese
vorhergesagt. Solche Materie- und Antimaterieregionen werden sich gegenseitig annihilieren,
sobald der Transport von Baryonen ueber die Grenzen der Regionen moeglich
ist. Nach der vollst¨andigen Annihilation aller Antimaterieregionen bleibt nur der im
Zuge der Baryogenese gebildete Ueberschuß an Materie uebrig.
Zur numerischen Behandlung dieses Problems habe ich ein Computerprogramm
entwickelt. In diesem Programm werden sowohl die nuklearen Reaktionen, die zum
Aufbau der leichten Elemente fuehren, als auch Annihilationen beruecksichtigt. Da die
Kernsynthese und die Annihilation der Antimaterieregionen im expandierenden Universum
ablaufen, und die genauenWerte der einzelnen thermodynamischen Variablen,
wie Druck, Dichte und Temperatur der beteiligten Teilchen, von entscheidender Wichtigkeit
sind, muss das Programm auf dem Hintergrund der Expansion des Kosmos gerechnet
werden. Weiterhin musste neben den Reaktionen, die zwischen den einzelnen
Nukleonen ablaufen koennen, auch der Transport von Nukleonen und Antinukleonen
in die jeweilige Anti-Region behandelt werden. Diese Transportprozesse werden zu
fruehen Zeiten durch Diffusion von Baryonen beschrieben, zu spaeten Zeiten hingegen
durch hydrodynamische Expansion von Regionen mit hoeherer Dichte gegen solche mit
niedrigerer Dichte.
Abhaengig vom Zeitpunkt der Annihilation k¨onnen die Haeufigkeiten der leichten
Elemente durch zwei Haupteffekte beeinflusst werden. Im Zuge der Heliumsynthese,
die bei einer kosmischen Temperatur von etwa 80 keV ablaeuft, werden praktisch alle
freien Neutronen in Helium-4 Kerne eingebaut. Die primordiale Helium-4 Haeufigkeit
haengt also stark von der Anzahl verfuegbarer Neutronen ab. Zu Zeiten vor der Heliumsynthese
laeuft der Transport von Baryonzahl ueber die Domaenengrenzen durch Neutronendiffusion
ab, Protonen koennen auf Grund ihrer elektrischen Ladung nur ueber
wesentlich kuerzere Distanzen diffundieren. Fruehe
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June 20, 2000 The first structures in the universe
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June 13, 2000 Femtosekundenspektroskopie an photosynthetischen Systemen
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May 26, 2000 Kollisionen protoplanetarer Akkretionsscheiben
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May 26, 2000 SPH-Simulationen der Entwicklung von Magnetfeldern in Galaxienhaufen
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May 19, 2000 Numerische Simulation von Starkniederschlagsereignissen mit mesokaligen Wettervorhersagemodellen
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