Многочастичные и коллективные процессы при взаимодействиях сильного лазерного поля с плазмой

• Автор: Романовский, Михаил Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 289 с.

СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Коллективные процессы ионизации и возбуждения ионов и нагрева плазмы
I. Введение
II. Частота вынужденных соударений в плотных газах. Функция распределения электронов по скоростям в момент соударения с ионами
III. Ионизация и возбуждение изначально плотных
газов
1Y. Ударная самоионизация и самовозбуждение единичного атома в суперъярком лазерном поле
накачки (разреженный газ)
Y. Нагрев плазмы за счет соударений в сильном
лазерном поле
Y1. Выводы к главе
Г лава 2. Распределенные процессы взаимодействия сильного поля с частицами плазмы. Новые методы диагностики сильного поля
I. Введение
II. Уменьшение сечения томсоновского рассеяния сильного циркулярно-поляризованного светового поля
в плазме с изменением его спектра
III. Спектр излучения упругого рассеяния электронов, осциллирующих в сильном лазерном поле,
на ионах. Стохастическая генерация гармоник
1Y. Выводы к главе
Глава 3. Возбуждение ядер под действием сильного лазерного поля
I. Введение
II. Кулоновское возбуждение четно-четных ядер для возможного применения в у-лазере в диапазоне
энергии в десятки кэВ
III. Возбуждение и распад систем,, связянных центральным потенциалом, в сильном лазерном поле. Прямое лазерное возбуждение ядер и субъядерных
систем
1Y. Выводы к главе
Глава 4. Многочастичные эффекты, инициированные сильными микрополями в плазме
1. Введение
И. Влияние электрического микрополя на скорость
реакции синтеза ядер
111. Трехчастичная электрон-ионная рекомбинация с
учетом действия микрополей плазмы
1Y. Распределения магнитного микрополя в плазме
Y. Выводы к главе 4
Глава 5. Коротковолновые лазеры с активными средами, инициированными сильным электромагнитным полем
I. Ведение
II. Приближение малого сигнала для рентгеновских лазеров с возбуждением ионов ударами осциллирующих электронов
III. Ударное усиление в плазме, удерживаемой мощным
лазерным излучением
1Y. Рентгеновский лазер на свободных электронах на
базе Z-пинча, структурированного стоячей
электромагнитной волной
Y. Выводы к главе
ГЛАВА 6. Лазерный термоядерный синтез с силовым удержанием горячей плазмы
I. Введение
II. Необходимые условия удержания плазмы
пондеромоторной силой лазерного излучения
III. Распространение лазерного излучения вдоль границы "плазма-вакуум". Достаточные условия
удержания
1Y. Тепловой баланс удерживаемого объема плазмы
Y. Неустойчивости и конкурирующие процессы
Y1. Масштабирование (скейлинг) удерживаемой плазмы
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ
ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ
1. Предыстория физики взаимодействия сильного поля с веществом.
Предыстория физики взаимодействия сильного электромагнитного поля с веществом началась около 70-ти лет назад. В начале 30-х годов появились работы ЕЛанчоса [1,2], теоретически исследовавшего вопрос об исчезновении "красных" бальмеровских линий в спектре атомарного водорода во внешнем электрическом поле. Им было показано, что электрические ноля с напряженностью Е ~
106 В/см2 значительно искажают структуру спектра атома водорода: практически остается всего несколько спектральных линий бальмеровской серии, т.е., по-видимому, несколько связанных состояний.
Начавшиеся примерно тогда же исследования ионизированных газов, названных в 1929 году Ленгмюром "плазмой" [3], показали наличие в такой среде значительных микроскопических электрических полей. Рассмотрены впервые эти поля были даже несколько ранее - в 1919 году - И.Хольтсмарком в классической работе [4], посвященной штарковскому уширению линий излучения молекулярных газов (?). К концу 30-х годов за эффектом исчезновения уровней атомов и ионов закрепилось название эффекта Инглиса-Теллера после работ [5,6]. Первой проблемой, имеющей прямое отношение уже к взаимодействию сильного электромагнитного излучения с веществом, была задача об ионизации атома водорода из основного состояния в сильном электрическом поле, рассмотренная Л.ДЛандау квазиклассическим методом [7].
Широкие возможности лабораторных исследований влияния сильного поля на вещество появились с открытием Н.Г.Басовым. А.М.Прохоровым и Ч.Таунсом мазера [8], а затем и реализацией его

распределение сводится к 6-функции
Р(у) = «(V - Уо) (1.46)
Очевидно, что указанное распределение (приближенно) справедливо, пока хаотическое движение электронов (мерой которого является температура Т) намного меньше шу/2. При Т ~ ту/2 функция распределения отличается от вида (1.4) (см. [72,73]).
Для случая циркулярной поляризации можно получить аналитическую форму распределения электронов по скоростям в момент соударения с ионами также и при любой температуре; предполагается, таким образом, что каждый электрон, помимо регулярного осцилляционного движения в сильном поле, имеет еще и хаотическую составляющую движения, мера которой - температура Т. Если случайная величина С есть сумма случайных величин £ и ц, функции распределения которых (х) и (х) соответственно, то функция распределения С есть II: (х-у)1: (у)с1у. Для функции распределения (х) = 5(х) свертка с распределением Максвелла
(х) производится легко. Интегрируя, имеем следующую формулу:
ДуДу = / ?т2-уехр
т(у2+ у2 2Т
У, гтУУ„
ф5ь[-Т-]л
ттТ V ‘

Здесь БЙ(х) - гиперболический синус. Соответственно, при У0<<: (Т/2т)2 это распределение переходит в распределение Максвелла для модуля скорости,
~з . г ту2

%) = /—1-у"ехР[--ГГ].
Для обратного случая уо>>(Т/2ш)1/2, перед тем, как обратиться в 3-функцию, имеем промежуточную асимптотику в виде "смещенного" (на
уо) распределения Рэлея:
ш(у-уп)2