双束激光脉冲对等离子体中电子加速的研究

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惯性约束核聚变作为可控核聚变的实现方式之一,已被中美欧日等国列为未来十到二十年内重点发展的关键技术之一。惯性约束核聚变,特别是新型“快点火”激光聚变所涉及的超短超强激光脉冲与物质相互作用的研究,越来越受到人们的关注。而其中,圆偏振激光脉冲和多激光束的相关研究也在陆续展开,并在一定程度上显示出其优越性。   本文的研究重点是两束成一定角度的超短超强圆偏振激光脉冲对等离子体中电子的加速问题。   我们利用数值模拟发现,在一定的背景磁场条件下,因超强激光的非线性效应,两束激光成一个非常小的角度时,电子加速的能量会出现一个峰值,这是以往的研究中所没有提及的。虽然其普适性还有待进一步验证,但无疑是对多激光电子加速优越性的一个有力的支持。   然后,我们重点分析了小角度峰值产生的因为。模拟讨论了激光电场、横向磁场和纵向磁场中不同性质的小量对电子加速的影响。结果发现,激光电场、横向磁场中的异相位小量只要超过一定的阈值就能对电子加速造成非常大的影响,而纵向磁场中的小量可以忽略。我们结合实际情况,对这一结果做了近似的理论解释。   最后,我们模拟并讨论了两束超强圆偏振激光脉冲对等离子体中电子的随机加速问题。发现恒定的纵向背景磁场会使电子的随机加速变得有序,从而影响电子的加热;而另一方面,模拟结果显示电子在一些区域对纵向背景磁场的变化很敏感,考虑到等离子体激发磁场的不稳定性,这对增加电子加热的随机性是有利的。
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