Коллективное движение заряженных частиц в релятивистской лазерной плазме

• Автор: Еремеичева, Юлия Игоревна
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 98 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы
Цель работы
Научная новизна работы
Личный вклад автора
Практическая значимость
Основные положения, выносимые на защиту
Апробация работы
Публикации
Структура и объем диссертации
ГЛАВА 1. Обзор литературы
1.1 Движение заряженной частицы в поле электромагнитной волны
1.2 Определение коэффициента отражения лазерного излучения от
плазменных мишеней
1.3 Инициирование ядерных реакций в плазме под действием лазерного
излучения
1.4 Электромагнитный код «Карат»
ГЛАВА 2. Движение заряженной частицы в плоской квазимонохроматической электромагнитной волне
2Л Введение
2.2 Движение частицы в плоской электромагнитной волне
2.3 Движение частицы в плоской квазимонохроматической волне
2.4 Численное моделирование движения заряженной частицы во внешнем
поле плоского электромагнитного импульса
2.5 Выводы
ГЛАВА 3. Отражение сверхинтенсивного фемтосекундного лазерного импульса от плазмы околокритической плотности
3.1. Введение
3.2. Определение коэффициента отражения лазерного импульса от околокритической плазмы по формулам Френеля

3.3. Численное моделирование отражения лазерного импульса от плазмы околокритической плотности
3.4. Влияние процесса поглощения электромагнитной энергии в плазме на оптические свойства плазменного слоя
3.5. Выводы
ГЛАВА 4. Термоядерные и фотоядерные реакции в фемтосекундной лазерной плазме
4.1. Введение
4.2. Оптимизация выхода нейтронов при сверхинтенсивном лазерном воздействии на мишени из дейтерированного полиэтилена
4.3. Моделирование термоядерных процессов при воздействии сверх-интенсивных фемтосекундных лазерных импульсов на тонкопленочные мишени из дейтерида палладия
4.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Основные результаты работы
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы
В настоящий момент в научных лабораториях мира существуют лазерные установки, которые позволяют генерировать импульсы фемтосекундной длительности с интенсивностью до 1022 Вт/см2. Уже при интенсивности лазерного импульса 1015-1016 Вт/см2 напряженность электрического поля в нем достигает значений, сравнимых с внутриатомными полями, поэтому любое вещество при облучении такими импульсами мгновенно ионизуется и переходит в состояние плазмы. Электроны, осциллирующие в поле лазерного импульса с интенсивностью выше 1018 Вт/см2, обладают релятивистскими энергиями, поэтому при анализе распространения и поглощения сверхинтенсивных лазерных импульсов в плазме необходимо учитывать релятивистские эффекты. Физика взаимодействия сверхинтенсивного лазерного излучения с веществом включает в себя целый ряд быстропротекающих нелинейных процессов. Энергия лазерного излучения достаточно эффективно трансформируется в энергию заряженных частиц: электроны плазмы, ускоренные в электромагнитном поле лазера, являются причиной возникновения сильных электрических полей, в которых в свою очередь ускоряются ионы. Исследователями описано множество уникальных явлений, возникающих при распространении сверхинтенсивного лазерного импульса сквозь плазму: релятивистская самофокусировка и филаментация лазерного импульса, релятивистское просветление, возбуждение кильватерных волн в докритической плазме, генерация электромагнитных полей СВЧ-диапазона и др.
Исследования взаимодействия сверхинтенсивных лазерных импульсов с веществом ведутся как экспериментально, так и теоретически. В силу нелинейного характера протекающих процессов точное аналитическое решение задачи часто оказывается невозможным, по этой причине особое

у ®== Д» = у (,)=. с/? <И 2 1 + /г(г)
Для импульса и энергии частицы (2.27), используя (2.48) и (2.51), получаем следующие выражения:
РМ) = ~ I Р,(^М' = 2ГД1 +
2^2(т)
2(уса)2 [і + /?(г )]
/>Д0=^|1+
/л(/)/у = й(г) +
Ч'ЬНт)
2(/г»)2[і + /?(г)]]’
2Мй]'

чу2<у
Ьа(?))2+ил(г))2]+
г(?) = с(у + Д;(г)).
(2.52)
В пределе строго монохроматической волны, когда 6^, Ьу (и /г) —
постоянные, все формулы этого раздела приводятся к соответствующим формулам работы [13].
Из (2.52) находим среднюю силу, действующую на частицу:

ФМ) і Фх ч2хх л ( ь1(т)Л
(7? 1 + й(г)с/г 2(у<ц)2[і + /г(г)]с/г у1 + /г(г)

Г «(Г) Л
2(/с»)2 [і +/г(г)] с1ту + Ь(т ) у сі Г
. ♦ т <*? г)*^Ф^(хА{П'*шпї

(2.53)
Напомним, что г(/) = /--2(/), а Д(/) - определяется уравнением в (2.41) с

О, =0 (см. (2.49)). В нерелятивистском пределе (когда у-тс, Х,ху«тс и |/г(г)|«1) = 0, а для /^(0, используя (2.31),
получаем:
^ (/) « тс = тс 1 Г-^-1 (# (?)'+ К (?)) =
с/г 4mcco ) с/г