Отправить статью по E-mail 
Эволюция высокой плотности энергии в плазме, формируемой при облучении стальных фольг ультрарелятивистскими фемтосекундными лазерными импульсами
- Авторы: Седов М.В1,2, Алхимова М.А1,2, Макаров С.С1,2
-
Учреждения:
- Объединенный институт высоких температур РАН
- Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ
- Выпуск: Том 51, № 4 (2025)
- Страницы: 394–400
- Раздел: ЛАЗЕРНАЯ ПЛАЗМА
- URL: https://medbiosci.ru/0367-2921/article/view/313087
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0367292125040046
- EDN: https://elibrary.ru/GRWSMP
- ID: 313087
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Представлены результаты численного моделирования методом “частиц в ячейке”, иллюстрирующие эволюцию параметров лазерной плазмы, формируемой при облучении стальных фольг толщиной 1–5 мкм фемтосекундными лазерными импульсами с интенсивностью ≥5×1021 Вт/см2. Приведены аналитические оценки для анализа процесса диссипации энергии в фольге конечной толщины. Численные расчеты сравниваются с результатами недавнего эксперимента, в котором диагностика параметров плазмы осуществлялась методами рентгеновской спектроскопии. Результаты моделирования хорошо согласуются с экспериментом и подтверждают, что под действием высококонтрастных фемтосекундных лазерных импульсов ультрарелятивистской интенсивности может быть сформирован микроразмерный плазменный источник с плотностью энергии свыше 1 ГДж/см3 и временем жизни порядка 500 фс. Кроме того, расчеты демонстрируют возможность формирования, при тех же параметрах эксперимента, плазменного источника объемом ∼1 мкм3 с временем жизни ∼5 лазерных периодов и параметрами, близкими к условиям, реализующимся внутри Солнца: температурой ∼1–3 кэВ и плотностью энергии ≥10 ГДж/см3 (давление ≥100 ГБар).
Об авторах
М. В Седов
Объединенный институт высоких температур РАН; Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ
Email: sedov_max@mail.ru
Москва, Россия
М. А Алхимова
Объединенный институт высоких температур РАН; Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ
Email: kf88mephi@yandex.ru
Москва, Россия
С. С Макаров
Объединенный институт высоких температур РАН; Национальный исследовательский ядерный университет МИФИМосква, Россия
Список литературы
- Fortov V.E. Extreme States of Matter High Energy Density Physics / Springer Series in Materials Science. Springer, 2016. https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-319-18953-6
- Belashchenko D.K., Ostrovskii O.I. // Russian J. Physical Chemistry A. 2011. V. 85. P. 967. https://doi.org/10.1134/S0036024411060094
- Militzer B., Soubiran F., Wahl S.M., Hubbard W. // J. Geophys. Res.: Planets. 2016. V. 121. P. 1552. https://doi.org/10.1002/2016JE005080
- Militzer B., Hubbard W.B., Vorberger J., Tamblyn I., Bonev S.A. // Astrophys. J. 2008. V. 688. P. L45. https://doi.org/10.1086/594364
- Фортов В.Е. Уравнения состояния вещества. От идеального газа до кварк-глюонной плазмы. М: Физматлит, 2013.
- Potekhin A.Y. // Uspekhi Fizicheskih Nauk. 2010. V. 180. P. 1279. https://doi.org/10.3367/UFNr.0180.201012c.1279
- Colvin J. Extreme Physics. Cambridge University Press, 2013.
- Levko D., Raja L.L. // Phys. Plasmas. 2018. V. 25. P. 013509.
- Nora R., Theobald W., Betti R., Marshall F.J., Michel D.T., Seka W., Yaakobi B., Lafon M., Stoeckl C., Delettrez J. et al. // Phys. Rev. Lett. 2015. V. 114. P. 045001. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.114.045001
- D¨oppelner T., Hinkel D.E., Jarrott L.C., Masse L., Ralph J.E., Benedetti L.R., Bachmann B., Cellers P.M., Casey D.T., Divol L. et al. // Phys. Plasmas. 2020. V. 27. P. 042701. https://doi.org/10.1063/1.5135921
- Spaeth M.L., Manes K.R., Kalantar D.H., Miller P.E., Heebner J.E., Bliss E.S., Spec D.R., Parham T.G., Whitman P.K., Wegner P.J. et al. // Fusion Sci. Technol. 2016. V. 69. P. 25. https://doi.org/10.13182/FST15-144
- Korzhimanov A.V., Sladkov A.D., Golubev S.V. // Bulletin Lebedev Physics Institute. 2023. V. 50. P. S884. https://doi.org/10.3103/S106833562320006X
- Laso Garcia A., Yang L., Bouffetier V., Appel K., Baehtz C., Hagemann J., H¨oppner H., Humphries O., Kluge T., Mishchenko M. et al. // Nature Communications. 2024. V. 15. P. 7896. https://doi.org/10.1038/s41467-024-52232-6
- Kraus B.F., Gao L., Hill K.W., Bitter M., Efthimion P.C., Gomez T.A., Moreau A., Hollinger R., Wang S., Song H., Rocca J.J., Mancini R.C. // Phys. Rev. Lett. 2021. V. 127. P. 205001. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.205001
- Шелковенко С.А., Пикуз Т.А., Мишин С.А., Мингалеев A.P., Тиликин И.Н., Кнапп П.Ф., Кахилл А.Д., Хойт К.Л., Хаммер Д.А. // Физика Плазмы. 2012. Т. 38. С. 395.
- Ong J.F., Ghenuche P., Turcu I.C.E., Edmond I.C., Pukhov A., Tanaka K.A. // Phys. Rev. E. 2023. V. 107. P. 065208. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.107.065208
- Beiersdorfer P. // Ann. Rev. Astron. Astrophys. 2003. V. 41. P. 343. https://doi.org/10.1146/annurev.astro.41.011802.094825
- Oks E., Dalimier E., Faenov A.Y., Angelo P., Pikuz S.A., Tubman E., Butler N.M.H., Dance R.J., Pikuz T.A., Skobelev I.Yu. et al. // Optics Express. 2017. V. 25. P. 1958. https://doi.org/10.1364/OE.25.001958
- Alkhimova M., Skobelev I., Pikuz T., Ryazantsev S., Sakaki H., Pirozhkov A.S., Esirkepov T.Zh., Sagisaka A., Dover N.P., Kondo K. et al. // Matter and Radiation at Extremes. 2024. V. 9. P. 067205. https://doi.org/10.1063/5.0212545
- Tranchant V., Charpentier N., Van Box Som L., Ciardi A., Falize E. // Astrophys. J. 2022. V. 936. P. 14. https://doi.org/10.3847/1538-4357/ac81b8
- Tahir N.A., Bagnoud V., Neumayer P., Piriz A.R., Piriz S.A. // Sci. Reps. 2023. V. 13. P. 1459. https://doi.org/10.1038/s41598-023-28709-7
- Arber T.D., Bennett K., Brady C.S., Lawrence-Douglas A., Ramsay M.G., Sircombe N.J., Gillies P., Evans R.G., Schmitz H., Bell A.R., Ridgers C.P. // Plasma Phys. Controlled Fusion. 2015. V. 57. P. 113001. https://doi.org/10.1088/0741-3335/57/11/113001
Дополнительные файлы
