Коллективное движение заряженных частиц в релятивистской лазерной плазме тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.02, кандидат наук Еремеичева, Юлия Игоревна

• Еремеичева, Юлия Игоревна
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Еремеичева, Юлия Игоревна

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

2.1 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

2

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 сверхинтенсивных фемтосекундных лазерных импульсов на тонкопленочные мишени из дейтерида палладия

4.4. Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты работы

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Коллективное движение заряженных частиц в релятивистской лазерной плазме»

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 18 2

выше 10 Вт/см , 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

место среди теоретических методов исследования занимает численное моделирование. В настоящее время наиболее подходящим для численного решения подобных задач признан метод «частица-в-ячейке» или Р1С-метод, который позволяет осуществлять самосогласованное моделирование плазмы в электромагнитном поле, используя для расчетов обычный персональный компьютер. Плазма в PIC-методе представляется в виде совокупности отдельных «крупных» частиц, положительно и отрицательно заряженных, каждая из которых включает в себя большое количество реальных частиц, при этом отношение заряда к массе у «крупной» частицы такое же, как у реального электрона или иона. Учет взаимодействия между «крупными» частицами осуществляется посредством самосогласованного вычисления движения частиц и электромагнитных полей, создаваемых их движением. На основе PIC-метода создано большое количество расчетных кодов, среди них OOPIC (Object Oriented PIC), VLPL (Virtual Laser Plasma Lab), MAGIC и MAGIC3D, OSIRIS и др. В России на данный момент одним из наиболее широко применяемых в научных исследованиях кодов является электромагнитный 3D PIC-код «Карат» [1-4], который позволяет моделировать широкий класс задач, включая задачи плазменной электродинамики, физики пучков, лазерной физики и др. Код «Карат» использовался в данной работе для численного решения задачи о взаимодействии сверхинтенсивных лазерных импульсов с веществом. Однако признавая и используя колоссальные возможности PIC-моделирования, полезно находить аналитическое решение задачи для тех случаев, когда такое решение существует, для сравнения результатов компьютерных расчетов с результатами аналитических вычислений.

Задача о взаимодействии сверхинтенсивного лазерного импульса с

веществом, помимо фундаментального значения, имеет ряд практически

важных приложений: лазерный термоядерный синтез и концепция «быстрого

зажигания», инициирование ядерных и фотоядерных реакций, генерация

сверхсильного магнитного поля, создание новых лазерно-плазменных

5

источников тяжелых ионов, протонов, электронов, нейтронов, коротковолнового электромагнитного излучения и др.

Во всех этих областях научной деятельности важным показателем является та часть энергии лазерного излучения, которая трансформируется в энергию частиц плазмы. Эффективность инжекции лазерной энергии в плазму определяется, прежде всего, коэффициентом отражения лазерного импульса от поверхности плазмы. С момента появления лазеров проблеме определения коэффициента отражения было посвящено множество экспериментальных и теоретических работ [5-12]. Однако с ростом интенсивности лазерных установок возникает необходимость в проведении дополнительных исследований с целью определения зависимости коэффициента отражения от различных параметров лазерного импульса.

Помимо знаний о величине энергии лазерного излучения, инжектированной в плазму, для понимания и прогнозирования процессов, происходящих при падении лазерного импульса на плазменную мишень, необходимо иметь максимально полное представление о движении отдельных электронов и ионов в электромагнитном поле импульса. По этой причине решение задачи о движении заряженной частицы в электромагнитной волне имеет фундаментальное значение для анализа взаимодействия лазерных импульсов с веществом. Решению данной задачи посвящено множество теоретических исследований [13-19], а также экспериментальных работ [17, 18, 20].

Воздействие сверхинтенсивных лазерных импульсов на мишени различного состава может инициировать протекание в них ядерных и

фотоядерных реакций. При этом интенсивность лазерного импульса,

20

необходимого для эффективного протекания этих процессов, достигает 10 -

1021 Вт/см2 и была достигнута в лазерных установках лишь в последнее

десятилетие. По этой причине в настоящее время активно ведутся

исследования в данной области [21-25]. Подобные лазерно-плазменные

устройства могут использоваться для анализа задач лазерного термоядерного

6

синтеза, а также в нейтронографии, адронной терапии, утилизации ядерных отходов [26-28].

Исходя из обозначенных выше актуальных проблем в исследовании взаимодействия сверхинтенсивного лазерного излучения с веществом, была сформулирована цель данной диссертационной работы.

Цель работы

Целью работы является исследование и разработка теоретических моделей нелинейных физических процессов, протекающих под воздействием сверхинтенсивных фемтосекундных лазерных импульсов в плазме, включая генерацию быстрых электронов, ионов, плазменных колебаний, инициирование ядерных и фотоядерных реакций.

Для достижения поставленной цели в данной работе были решены следующие задачи:

1. Развита аналитическая релятивистская теория движения заряженной частицы в электромагнитном поле лазерного импульса.

2. Проведено расчетное исследование процесса отражения фемтосекундного лазерного импульса от плазмы околокритической плотности, исследована зависимость коэффициента отражения от различных параметров плазмы и лазерного импульса.

3. Проведено расчетное моделирование генерации нейтронов в ходе D-D реакции в лазерной плазме мишеней из дейтерированного полиэтилена под действием сверхинтенсивных фемтосекундных лазерных импульсов.

4. Построена модель и проведено расчетное исследование генерации нейтронов в ходе реакций фоторасщепления дейтерия с участием гамма-квантов тормозного излучения, протекающих под воздействием сверхинтенсивных фемтосекундных лазерных импульсов на мишени из дейтерида палладия.

Научная новизна работы

Следующие научные результаты были впервые получены в ходе выполнения настоящей диссертационной работы:

1. Получено приближенное аналитическое решение уравнения движения релятивистской заряженной частицы в плоской квазимонохроматической электромагнитной волне. На основании сравнения результатов аналитического и численного расчета продемонстрировано, как точность аналитического решения зависит от интенсивности и длительности квазимонохроматической волны.

2. На основании результатов численных расчетов показано, что коэффициент отражения фемтосекундного лазерного импульса от плазмы околокритической плотности с ростом интенсивности убывает немонотонно и имеет локальный максимум при переходе в область релятивистских значений интенсивности.

3. Предложено использовать мишени из дейтерида палладия, облучаемые сверхинтенсивными фемтосекундными лазерными импульсами, для получения импульсов нейтронов с длительностью порядка длительности лазерного импульса, падающего на мишень.

Личный вклад автора

Все выносимые на защиту результаты работы получены автором лично или при его непосредственном участии: автором осуществлялись анализ текущего состояния научной проблемы, разработка расчетных схем, обработка данных численных расчетов, выполнение необходимых аналитических вычислений и интерпретация полученных результатов.

Практическая значимость

Результаты, полученные в ходе выполнения диссертационной работы, имеют фундаментальное значение и могут быть использованы для

дальнейшего развития теории взаимодействия сверхмощных лазерных импульсов с веществом. С практической точки зрения результаты работы могут быть использованы при анализе экспериментальных данных и разработке новых экспериментов в таких областях, как лазерный термоядерный синтез, ускорение заряженных частиц в плазме, нейтронография и др.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Согласно приближенному аналитическому решению релятивистского уравнения движения заряженной частицы в плоской квазимонохроматической электромагнитной волне движение частицы представляет собой наложение прямолинейного движения и колебательного движения с частотой, отличающейся от частоты поля и зависящей от его амплитуды. Полученное приближенное решение позволяет описывать движение частицы с хорошей точностью в широком диапазоне параметров лазерного импульса, точность решения возрастает с увеличением длительности и уменьшается с увеличением интенсивности электромагнитного импульса.

2. При нормальном падении лазерного импульса на плазму околокритической плотности коэффициент отражения излучения уменьшается с ростом его интенсивности, при этом существует область параметров, в которой наблюдается локальное увеличение коэффициента отражения. Данная зависимость коэффициента отражения от интенсивности является следствием существования в плазме квазипериодической структуры электронной плотности, которая формируется при взаимодействии переднего фронта лазерного импульса с плазмой и распространяется вглубь плазмы вместе с импульсом. В зависимости от параметров импульса и плазмы данная квазипериодическая структура может быть причиной уменьшения или увеличения коэффициента отражения импульса.

3. При облучении слоистых мишеней из дейтерированного полиэтилена сверхинтенсивными лазерными импульсами возможно значительное (в десятки раз) увеличение полного выхода нейтронов. При использовании мишеней из дейтерида палладия возможно уменьшение длительности нейтронного импульса до сотен фемтосекунд.

Апробация работы

Основные результаты, представленные в диссертации, докладывались на следующих научных конференциях:

1. Пятая Всероссийская школа для студентов, аспирантов, молодых ученых и специалистов по лазерной физике и лазерным технологиям, РФЯЦ-ВНИИЭФ, г. Саров, 26-29 апреля 2011.

2. 10th Workshop "Complex Systems of Charged Particles and their Interaction with Electromagnetic Radiation, 50 Years of Self-Focusing", Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia, April 19-20, 2012.

3. Nonlinear Optics: East-West reunion, Suzdal, Russia, September 21-23, 2011.

4. Шестая Всероссийская школа для студентов, аспирантов, молодых ученых и специалистов по лазерной физике и лазерным технологиям, РФЯЦ-ВНИИЭФ, г. Саров, 24-27 апреля 2012.

5. 11th Workshop "Complex Systems of Charged Particles and their Interaction with Electromagnetic Radiation", Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia, April 11-12, 2013.

6. Конференция молодых ученых ИОФ РАН, Москва, 25 апреля 2013.

7. ICONO/LAT:2013 (International Conference on Coherent and Nonlinear Optics), Moscow, Russia, June 18-22, 2013.

Публикации

Результаты исследований изложены в 9 публикациях, из них 2 - в изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Полный объем диссертации составляет 98 страниц с 27 рисунками и 1 таблицей. Список литературы содержит 85 наименований.

ГЛАВА 1. Обзор литературы

1.1 Движение заряженной частицы в поле электромагнитной волны

Проблема лазерного ускорения частиц исследуется экспериментально и теоретически в течение уже нескольких десятилетий (см. [17, 18, 29, 30] и цитируемую там литературу). При анализе имеющихся экспериментальных результатов и прогнозировании результатов вновь предлагаемых экспериментов приходится прибегать к численным расчетам, так как точное аналитическое решение задачи о движении частицы в поле реального лазерного импульса невозможно (см. [31-34]).

Точное решение имеет задача о движении частицы в плоской электромагнитной волне, это решение было получено Френкелем [35] и Ландау и Лифшицем [36] различными методами: в [35] решается уравнение движения, в [36] - уравнение в частных производных Гамильтона-Якоби. Решение выражается в виде интегралов, которые точно вычисляются для двух случаев: строго монохроматическая волна и монохроматический волновой пакет с резкими передним и задним фронтами.

В работе [13] получено точное решение задачи о движении частицы в строго монохроматической волне. Это решение получено для произвольной (лабораторной) системы отсчета. Результаты [37], где из общего решения Френкеля получается точное решение задачи о движении частицы в строго монохроматической волне, полностью совпадают с результатами [13]. Основные результаты работы [13] состоят в следующем: движение частицы представляет собой наложение дрейфа - движения с постоянной скоростью

V = {Ух,Уу) и осцилляционного (колебательного) движения с периодом Т .

Средняя (по периоду Т) скорость осцилляционного движения равна нулю,

так что скорость дрейфа есть и средняя скорость V = V. Найдены также

12

средние (по периоду Т) значения импульса и энергии частицы. Все результаты [13] относятся к лабораторной системе отсчета (L-системе). В L-системе траектория частицы имеет сложный вид. Простой вид траектория частицы имеет в той системе отсчета, где она в среднем покоится (R~ система), совершая только осцилляционные движения, т.е. там, где ее средняя скорость К = 0. Движение частицы в /^-системе рассмотрено в [36, §48]. Результаты [36, §48] подвергнуты критике в работе [38], однако в работе [37] показано, что эта критика несправедлива.

Задача о движении частицы в монохроматической плоской волне (при нулевых начальных условиях) решалась в работе [14] на основе [36, §48]. Дрейф частицы, согласно [14], направлен вдоль направления распространения волны, что не верно (компонента скорости дрейфа Vz получена правильно). Период Т осцилляторного движения частицы в [14] не получен; более того авторы, по-видимому, полагают, что период Т совпадает с периодом волны, так как утверждают, что зависимость координат частицы от времени r(t) может содержать все гармоники частоты со волны. На самом

же деле r{t) может содержать все гармоники частоты œ = 2л /Т .

Задача о движении частицы в линейно-поляризованной монохроматической плоской волне рассматривалась в [15, 16]. Формулы для импульса и энергии, полученные в [37] (при линейной поляризации), совпадают с соответствующими формулами [15, 16]. Расхождения имеются для усредненных величин, так как авторы [15, 16] проводят усреднение не функций p(t), а функций /5(Ф), где Ф - фаза волны. Авторы находят выражения для периода движения частицы, которое считают правильным по порядку величины; на самом деле - это точная формула (нужно только знать К ). Авторы правильно отмечают, что дрейф частицы имеет место не только в направлении распространения волны, но и в направлении электрического поля. Все результаты, которые получены в [16] для сравнительно слабых

полей по теории возмущений, полностью совпадают с результатами [37], если в них провести соответствующее разложение по малому параметру дЬ/{тссо).

Вариант ускорения электронов в импульсе с резкими передним и задним фронтами исследовался экспериментально и теоретически в [17, 18], аналитическому описанию этого случая посвящена 3 часть работы [37]. Формулы, полученные в [37] полностью совпадают с формулами [17]. Заметим, что, согласно результатам [37], после прохождения лазерного импульса постоянная скорость в направлении распространения лазерного импульса всегда неотрицательна. Однако согласно работам [39, 40], в некоторых условиях существует возможность дрейфа частицы после прохождения лазерного импульса в направлении, обратном направлению его распространения.

Движение частицы в стоячей электромагнитной волне теоретически исследовалось в работах [19, 41, 42].

Эффективность лазерного ускорения ионов вещества определяется процессом передачи энергии лазерного импульса электронам мишени: электроны, образовавшиеся в результате лазерного воздействия на передней поверхности мишени, ускоряясь в поле световой волны, создают разность потенциалов в окрестности мишени, которая приводит к полевой ионизации объема мишени и ускоряет ионы. Часто для оценки энергии электронов, образовавшихся на поверхности мишени, используется формула, предложенная в [43], описывающая кинетическую энергию электрона, осциллирующего в поле падающей световой волны:

К =т с'

еЕ0

1 +

ктеса>

-1

— т с

1 +

а2

1.3710'

1

(1.1)

где те - масса электрона, с - скорость света, Е0 - амплитуда электрического поля, со - круговая частота падающего излучения, е - заряд электрона, / и X - интенсивность и длина волны лазерного излучения соответственно.

Выражение (1.1) записано авторами [43] для случая, когда плотность облучаемой лазером плазменной мишени превышает критическую плотность плазмы. Формулу (1.1) используют в своих оценках, например, авторы [4448].

В работе [20] приводятся результаты экспериментов по вакуумному ускорению электронов до релятивистских энергий в поле лазерного излучения с интенсивностью I «1019 Вт/см2, при этом плотность электронного пучка мала, и можно рассматривать электроны как отдельные заряженные частицы, движущиеся независимо в электромагнитной волне. Авторы [20] указывают на то, что согласно результатам эксперимента, свободные электроны в вакууме могут быть ускорены до энергий порядка МэВ, при этом их энергия возрастает пропорционально величине

д2 =

Г еЕо У

ктесо) ,

в то время как согласно формуле (1.1) энергия ускоренных

электронов пропорциональна а. В работе [13] было показано, что формула (1.1) совпадает с формулами для энергии заряженной частицы, полученными в [13], только в нерелятивистском пределе, а для отдельной заряженной частицы в поле релятивистского лазерного импульса формула (1.1) дает существенно заниженное значение энергии.

1.2 Определение коэффициента отражения лазерного излучения от плазменных мишеней

Исследования отражения лазерного импульса от плазмы ведутся

практически с момента создания лабораторных лазеров, обладающих

мощностью, достаточной для ионизации вещества [5]. С появлением в

последние годы сверхмощных пико- и фемтосекундных лазеров с

интенсивностью / до 10 Вт/см данная задача сохраняет актуальность в силу

своей важности для многих практических областей деятельности: лазерный

термоядерный синтез и концепция «быстрого зажигания», инициирование

15

ядерных и фотоядерных реакций, генерация сверхсильного магнитного поля, создание новых лазерно-плазменных источников тяжелых ионов, протонов, электронов, нейтронов, коротковолнового электромагнитного излучения и др. [49]. Отражение лазерного излучения от поверхности плазмы наряду с абсорбцией лазерного излучения в объеме плазмы является одним из основных факторов, влияющих на эффективность инжекции энергии лазерного излучения в плазму. По этой причине первостепенное значение имеют исследования зависимости коэффициента отражения от различных параметров мишени и лазерного излучения: решающую роль играют плотность электронов плазмы, интенсивность и длительность лазерного импульса. Помимо этого коэффициент отражения - это один из немногих параметров фемтосекундной лазерной плазмы, достаточно надежно измеряемых в экспериментах [6], поэтому его корректное теоретическое определение может использоваться не только при построении моделей взаимодействия излучения с плазмой в вышеперечисленных областях, но и быть полезным с точки зрения интерпретации экспериментальных данных.

За последние пятнадцать лет проблеме определения коэффициента

отражения было посвящено множество теоретических и экспериментальных

исследований [5-12]. Большинство экспериментальных работ описывает

ситуацию, когда сверхмощный лазерный импульс воздействует на

твердотельную металлическую мишень [7-10, 50], при этом интенсивность

лазерного импульса в отдельных экспериментах меняется в некотором

диапазоне, обычно не превышая значения /=1015-1016 Вт/см2, а плотность

образовавшейся плазмы близка к твердотельной. Авторы [7, 8, 10] приводят

зависимости коэффициента отражения лазерного импульса от интенсивности

для различных материалов и условий облучения: коэффициент отражения

уменьшается с ростом интенсивности выше 1013 Вт/см2. В работе [11]

исследуются зависимости коэффициентов отражения и абсорбции

фемтосекундных лазерных импульсов, падающих нормально на мишени

различного состава, интенсивность лазерного излучения меняется в

16

» З I О

диапазоне /=10 -10 Вт/см . Эксперименты [11] показывают, что коэффициент отражения импульса от металлической мишени уменьшается с ростом интенсивности до 1015 Вт/см2, а затем опять растет.

Существует ряд теоретических исследований, направленных на создание математических моделей для расчета коэффициента отражения лазерного импульса произвольной интенсивности от плазмы произвольной плотности. Ранним примером подобных исследований является работа [5], в которой авторы описывают самосогласованную модель и осуществляют численный расчет коэффициентов отражения лазерного импульса длительностью

19 1 (\ 9

0.01...10 пс с интенсивностью /=10 -10 Вт/см, падающего на плоский плазменный слой. В работе [6] описана расчетная модель и приводятся результаты численного моделирования отражения лазерного импульса фемтосекудной длительности с интенсивностью /=1014-1017 Вт/см2 от лазерной плазмы твердотельной плотности, результаты хорошо согласуются с экспериментальными данными других исследователей. В работе [12] также приводятся результаты численного моделирования отражения лазерного

9П 9

импульса с интенсивностью до 10 Вт/см от твердотельных мишеней. Авторы работ [7, 9, 10] приводят результаты теоретических расчетов коэффициента отражения в сравнении с полученными экспериментальными результатами. Например, в работе [9], помимо экспериментального исследования, описана теоретическая модель взаимодействия интенсивных фемтосекундных лазерных импульсов с твердотельными мишенями, использующая двухтемпературное уравнение состояния облучаемого вещества и позволяющая рассчитать коэффициент отражения импульса, сравнение экспериментальных данных с результатами расчетов в диапазоне интенсивностей /=1013-1014 Вт/см2 позволяет уточнять некоторые параметры модели.

Как видно из приведенных данных, верхнее значение интенсивности

1 1К 9

лазера /=10 -10 Вт/см , которое могут обеспечить доступные широкому

кругу исследователей экспериментальные установки, не позволяет получить

17

представление о том, какова будет зависимость коэффициента отражения от интенсивности при переходе в область, когда электроны плазмы становятся

15? 9

релятивистскими, что соответствует интенсивности />10 Вт/см при длине волны Л«1мкм. Так как твердотельные мишени наиболее удобны для проведения экспериментов, основная часть накопленных данных о коэффициенте отражения при интенсивности />1016 Вт/см2 относится к диапазону плотностей, значительно превышающих критическую плотность для лазерного излучения. Теоретические исследования покрывают практически ту же область параметров плазмы и импульса, что и эксперименты. Поэтому дальнейший интерес представляют как теоретические, так и экспериментальные исследования коэффициента отражения в области сверхвысоких интенсивностей импульса />10*8 Вт/см2 и плотностей плазмы ниже твердотельной плотности.

1.3 Инициирование ядерных реакций в плазме под действием лазерного излучения

Ядерные реакции, протекающие в мишенях различного состава под действием сверхинтенсивных лазерных импульсов исследуются на протяжении более десяти лет. Еще в 1999 году российскими учеными был предложен метод инициирования ядерных реакций в процессе взаимодействия мощного сверхкороткого лазерного импульса с плазмой [51], на основе аналитических расчетов были приведены оценки выхода ядерных реакций. В том же 1999 году вышла работа [52], содержащая результаты первых экспериментов по инициированию фотоядерных реакций с выходом нейтронов при облучении лазером мишеней различного состава (11С, 38К, 63Zn, 106Ag, 140Рг) на британской установке VULCAN.

Интерес к этой теме не ослабевает и в последние годы. Проведено множество экспериментов по поджигу ядерных реакций с помощью лазерного излучения (см., например, [21-23]), а также теоретических

18

исследований протекающих процессов с помощью аналитических и численных моделей (см., например, [24, 25, 53]).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Еремеичева, Юлия Игоревна, 2013 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Tarakanov V.P. User's manual for Code KARAT. VA, USA: Berkeley Research Associates, Inc., 1992.

2. Андреев C.H., Рухадзе A.A., Тараканов В.П., Якутов Б.П. Квантовая электроника 2010. Т. 40. №1. С. 64.

3. Андреев С.Н., Гаранин С.Г., Рухадзе А.А., Тараканов В.П., Якутов Б.П. Квантовая электроника. 2010. Т. 40. №4. С. 355.

4. Андреев С.Н., Гаранин С.Г., Рухадзе А.А., Тараканов В.П., Якутов Б.П. Квантовая электроника. 2011. Т. 41. №4. С. 377.

5. Афанасьев Ю.В., Демченко Н.Н., Крохин О.Н., Розанов В.Б. ЖЭТФ. 1977. Т. 72. С. 170.

6. Величко О.М., Урлин В.Д., Якутов Б.П. Сборник трудов "VI Забабахинские научные чтения". 2001.

7. Grimes М.К., Rundquist A.R., Lee Y.S., Downer M.C. Phys. Rev. Lett. 1999. Vol. 92. Issue 20. P. 4010.

8. Комаров П.С., Агранат М.Б., Ашитков С.И., Овчинников А.В., Ситников Д.С. Научная сессия МИФИ. 2009. Т. IV.

9. Агранат М.Б., Андреев Н.Е., Ашитков С.И., Вейсман М.Е., Левашов П.Р., Овчинников А.В., Ситников Д. С., Фортов В.Б., Хищенко К.В. Письма в ЖЭТФ. 2007. Т. 85. Вып. 6. С. 328.

10. Chen L.M., Zhang J., Dong Q.L. et al. Phys. Plasmas. 2001. Vol. 8. P. 2925.

11 .Price D.F., More R.M., Walling R.S. et al. Phys. Rev. Lett. 1995. Vol. 75. Issue 2. P. 252.

12. Lefebre E., Bonnaud G. Phys. Rev. Lett. 1995. Vol. 74. Issue 11. P. 2002.

13. Андреев C.H., Макаров В.П., Рухадзе. А.А. Квантовая электроника. 2009. Т. 39. №1.С. 68.

14. SarachikE.S., Schappert G.T. Phys. Rev. D. 1970. Vol. 1 (10). P. 2738.

15. Буц B.A., БуцА.В. ЖЭТФ. 1996. Vol. 110. Issue 3(9). P. 818.

16. Болотовский Б.М., Серов A.B. УФН. 2003. Т. 173. №6. С. 667.

17. Scheid W., Нога H. Laser and Particle Beams. 1989. Vol. 7. Part 2. P. 315.

18. Нога H., Hoelss H., Scheid W., Wang J. W., Y.K. Ho, Osman P., Castillo R. Laser and Particle Beams. 2000. Vol. 18. P. 135.

19. Kaplan A.E., Pokrovsky A.L. Optics Expess. 2009. Vol. 17. №8. P. 6194.

20. Malka G., Lefebvre E., Miquel J.L.. Phys. Rev. Lett. 1997. Vol. 78. №17. P. 3314.

21. McKenna P. 11th International Conference on Emerging Nuclear Energy Systems. Oct. 2002. Albuquerque, USA.

22. McKenna P., Ledingham K.W.D., Robson L. Lecture Notes in Physics. 2006. Vol. 694. P. 91.

23. Higgison D.P. Phys. Plasmas. 2011. Vol. 18. P. 100703.

24. MacchiA. Appl. Phys. B. 2006. Vol. 82. P. 337.

25. Petrov G.M., Davis J. Phys. Plasmas. 2008. Vol. 15. P. 073109.

26. Ledingham К W.D. et al. J. Phys. D: Appl. Phys. 2003. Vol. 36. №18. L. 79.

27. Higginson D.P., McNaney J.M., Swift D.C., Bartal T. et al. Physics of plasmas. 2010. Vol. 17. P. 100701.

28. Рябов Ю.В. и др. Физика твердого тела. 2010. Т. 52. С. 957.

29. Апполонов В.В., Артемьев А.И., Калачев Ю.Л., Суздальцев А.Р., Прохоров A.M., Федоров М.В. ЖЭТФ. 1990. Т. 97. Вып. 5. С. 1498.

30. Umstadter D.J. Phys. D: Appl. Phys. 2003. Vol. 36. R. 151.

31. Bulanov S.V., Kovrizhnykh L.M., Sakharov A.S. Physics Reports-Review Section of Physics Letters. 1990. Vol. 186. Issue 1. P. 1.

32. Dudnikova G.I., Bychenkov V.Y., Maksimchuk A. et al. Phys. Rev. E. 2003. Vol. 67. Issue 2. P. 026416.

33. Galkin A.L., Korobkin V.V., Romanovsky M.Y., Shiryaev O.B. Physics of Plasma. 2008. Vol. 15. Issue 2. P. 023104.

34. Pukhov A. Rep. Prog. Phys. 2003. Vol. 66. P. 47.

35. Френкель Я.И. Собрание избранных трудов: в 3 т. Т. 1: Электродинамика. (Общая теория электричества). М., JL: Издательство АН СССР, 1956.

36. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория поля. М.: Наука, 1973.

37. Андреев С.Н., Еремеичева Ю.И., Макаров В.П., Рухадзе А.А., Тараканов

B.П. О движении заряженной частицы в плоской квазимонохроматической электромагнитной волне // Препринт ИОФ РАН. 2013. № 3. 31 с.

38. Musakhanyan V. Eur. Phys. J. Special Topics. 2008. Vol. 160. P. 311.

39. Goreslavky S.P., Narozhny N.B. Journal of Nonlinear Optical Physics and Materials. 1995. Vol. 4. № 4. P. 799.

40. Goreslavky S.P. Laser Physics. 1996. Vol. 6. № 1. P. 74.

41. Pokrovsky A.L., Kaplan A.E. Phys. Rev. A. 2005. Vol. 72. 043401. P. 1.

42. Kaplan A.E., Pokrovsky A.L. Phys. Rev. Lett. 2005. Vol. 95. 053601. P. 1.

43. Wilks S.C., Kruer W.L., Tabak M., Lanqdon A.B. Phys. Rev. Lett. 1992. Vol. 69. P. 1383.

44. Wilks S.C., Langdon А.В., Cowan Т.Е. et. al. Phys. Plasmas. 2001. Vol. 8. P. 542.

45. Sentoku Y., Cowan Т.Е., Kemp A., Ruhl H. Phys. Plasmas. 2003. Vol. 10. P. 2009.

46. D'Humieres E., Lefebvre E., Gremillet L., Malka V. Phys. Plasmas. 2005. Vol. 12. P. 062704.

47. Mora P. Phys. Rev. E. 2005. Vol. 72. 056401.

48. Oishi Y. et al. Phys. Plasmas. 2005. Vol. 12. 073102.

49. Norreys P.A., Krushelnick K.M., Zepf M. Plasma Phys. Control. Fusion. 2004. Vol. 46. B13.

50. Cai Y, Wang W, Xia C. et al. Phys. Plasmas. 2009. Vol. 16. P. 103104.

51. Быченков В.Ю., Тихончук B.T., Толоконников C.B. ЖЭТФ. 1999. Вып. 88.

C. 2080.

52. Ledingham К. W.D., Norreys P.A. Contemporary Physics. 1999. Vol. 40. P. 367.

53. Davis J., Petrov G.M. Physics of plasmas. 2011. Vol. 18. P. 073109.

54. SchwoererH. et al Phys.Rev.Lett. 2001. Vol. 86. P. 2317.

55. Андреев C.H., Гаранин С.Г., Еремеичева Ю.И., Рухадзе А.А., Тараканов В.П., Якутов Б.П. Оптимизация выхода нейтронов при сверхинтенсивном

лазерном воздействии на мишени из дейтерированного полиэтилена // Квантовая Электроника. 2012. Т. 42. С. 600.

56. Бэдсел Ч.К., Ленгдон А.Б. Физика плазмы и численное моделирование. М.: Энергоатомиздат, 1989.

57. Dawson J. Rev. Mod. Phys. 1983. Vol. 55. №2. P. 403.

58. Давыдовский В.Я. ЖЭТФ. 1962. Т. 43. Вып. 3(9). С. 886.

59. Коломенский A.A., Лебедев А.Н. ДАН. 1962. Т. 145. №6. С. 1259.

60. Буц В.А., Кузьмин В.В. Успехи современной радиоэлектроники. 2005. №11. С. 5.

61 .Гапонов A.B., Миллер М.А. ЖЭТФ. 1958. Т. 34. Вып. 3. С. 751.

62. Андреев С.Н., Макаров В.П., Рухадзе A.A. Вопросы атомной науки и техники. 2010. №4. С. 240.

63. Ландау Л. Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. ФИЗМАТЛИТ, 2005.

64. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Физическая кинетика. ФИЗМАТЛИТ, 2002.

65. Курант Р., Рилберт Д. Методы математической физики. ГТТИ, 1933.

66. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.: Наука, 1973.

67. Steiger A.D., Woods С.Н. Phys. Rev. А. 1972. Vol. 5. P. 1467.

68. Kaw P., Dawson J. Phys. Fluids. 1970. Vol. 13. P. 472.

69. Силин В.П., Рухадзе A.A. Электромагнитные свойства плазмы и плазмоподобных сред. М.: Книжный дом "ЛИБРОКОМ", 2012.

70. Богданкевич Л.С., Рухадзе A.A., Тараканов В.П. ЖТФ. 1972. Т. 42. Вып. 10. С. 900.

71. Palaniyappan S., Hegelich В.М., Wu Н. et al. Nature Physics. 2012. Vol. 8. P. 763.

72. Siminos E., Grech M„ Skupim S. etal. Phys. Rev. E. 2012. Vol. 86. P. 056404.

73. Fuchs J., Adam J.C., Amiranoff F. et al. Phys. Rev. Lett. 1998. Vol. 80. P. 2326.

74. Андреев C.H., Еремеичева Ю.И., Тараканов В.П. Особенности

отражения фемтосекундного лазерного импульса от резкой границы

97

релятивистской лазерной плазмы // Краткие сообщения по физике ФИАН. 2013. Т. 40 (8). С. 25.

75. Андреев С.Н., Еремеичева Ю.И., Тараканов В.П. Отражение сверхинтенсивного фемтосекундного лазерного импульса от околокритической плазмы // Инженерная физика. 2013. Т. 5. С. 40.

76. Попов B.C. УФН. 2004. Т. 174. С. 921.

77. Келдыш Л.В. ЖЭТФ. 1964. Т. 47. С. 1945.

78. Antonov V.E., Fedotov V.K., Gnesin В.A., Grosse G., Ivanov A. S., Kolesnikov A.I., Wagner F.E.. Europhys. Lett. 2000. Vol. 51. P. 140.

79. Берестецкий В.Б., Лифшиц Е.М., Питаевский Л.П. Квантовая электродинамика. М.: Наука, 1980.

80. Roy R.R., Nigam В.P. Nuclear Physics. Theory and experiment. New Age International LTD, Publishers, 1967.

81. Andreev A., Kumar N., Platonov K, Pukhov A. Phys. Plasmas. 2011. Vol. 18. P.103103.

82. Беляев B.C., Крайнов В.П., Лисица B.C., Матафонов А.П.УФН. 2008. Т. 178. С. 823.

83. Андреев С.Н., Тараканов В.П. Физика плазмы. 2009. Т. 35. №12. С. 1094.

84. Кутеев Б. В., Гончаров П.Р., Сергеев В. Ю., Хрипунов В. И. 2010. Т. 36. №4. С. 307.

85. Андреев С.Н., Еремеичева Ю.И., Тараканов В.П. Моделирование термоядерных процессов при воздействии сверхинтенсивных фемтосекундных лазерных импульсов на тонкопленочные мишени из дейтерида палладия // Прикладная физика. 2013. Т. 1. С. 3.