IPP-Direktor Eric Sonnendrücker wird mit dem Dawson Award ausgezeichnet
Mit dem John Dawson Award for Excellence in Plasma Physics Research würdigt die American Physical Society (APS) jedes Jahr Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler für herausragende Leistungen in der Plasmaphysik.
Einer von den drei Preisträgern ist 2023 Prof. Dr. Eric Sonnendrücker vom Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP).
Eric Sonnendrücker leitet den Bereich Numerische Methoden in der Plasmaphysik am IPP in Garching und ist außerdem Professor an der Technischen Universität München. Der Mathematiker wird von der APS nun zusammen mit den theoretischen Physikern Hong Qin von der Princeton University und Philip J. Morrison von der University of Texas at Austin ausgezeichnet. Die drei bekommen den Preis, weil sie gemeinsam ein neues Forschungsfeld begründet und geformt haben: Strukturerhaltende geometrische Algorithmen für die Plasmaphysik.
„Ich kenne Phil J. Morrison und Hong Qin seit ungefähr zwei Jahrzehnten“, erinnert sich Prof. Sonnendrücker. „Schon damals tauschten wir Ideen darüber aus, aber zu der Zeit waren wir noch nicht so weit. Vor etwa zehn Jahren haben wir dann aktiv begonnen, eine internationale Community um unser neues Konzept herum aufzubauen.“ Phil Morrison weilte in der Folgezeit für einen einjährigen Gastaufenthalt am IPP und trieb auch in dieser Zeit das Vorhaben voran. Hong Qin stand mit beiden in Kontakt veröffentlichte 2016 den ersten wissenschaftlichen Artikel überhaupt zu geometrischen Particle-In-Cell Verfahren. Der zweite folgte im Jahr 2017 vom IPP.
„Es geht darum, Differentialgeometrie zu benutzen, um daraus numerische Verfahren zur Beschreibung von Plasmaphysik zu entwickeln“, erklärt Eric Sonnendrücker. „Damit wollen wir physikalische Vorgänge, die zum Beispiel in Kernfusionsexperimenten ablaufen, über längere Zeiträume beschreiben, als das mit bisherigen Methoden möglich ist. Das Problem: Baut man zum Beispiel die benötigten Vlasov-Maxwell-Gleichungen oder die Formeln der Magnetohydrodynamik exakt ein, ergibt sich ein unendlich-dimensionaler Raum. Die Kunst besteht darin, die Gleichungssysteme so zu vereinfachen, dass sie sich auf endlich viele Dimensionen herunterbrechen lassen und trotzdem noch die Physik genau beschreiben und dazu die mathematische Struktur erhalten. Prof. Sonnendrücker beschreibt den mathematischen Trick: „Wir bilden die Strukturen auf einem Gitter ab, dann können wir sie in Programmcodes übersetzen und mit Supercomputern berechnen.“ Inzwischen arbeiten Forschende weltweit an dieser Aufgabe. „Im nächsten Schritt werden wir unsere Codes auf reale Physik anwenden. Wir hoffen, dass wir damit robustere Simulationen ermöglichen können als es mit bisherigen Methoden möglich ist.“
Der John Dawson Award wird am 2. November 2023 auf der Jahrestagung der APS Division of Plasma Physics in Denver, Colorado, verliehen. Der Preis ist insgesamt mit 5000 Dollar dotiert.