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多束相干强激光和自生电磁场中的离子加速.doc

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多束相干强激光和自生电磁场中的离子加速.doc

-----专业文档,值得下载!-----------专业文档,值得珍藏!------多束相干强激光和自生电磁场中的离子加速陈奋策(福建教育学院数理系,福州350001)摘要数值计算相对论离子动力学方程,以研究多束相干强激光脉冲场和激光-等离子体相互作用自发产生的强电磁场中离子的运动。我们发现,多束相干强激光能加速重离子能量到很高能量,而自生轴向电场在其中扮演着重要的角色。关键词离子加速,多束相干强激光,激光-等离子体相互作用,自生强电磁场中图分类号52.38.Kd,41.75.Lx1.引言由于激光技术的迅速发展,在等离子体中用高强度激光加速电子引起了极大的兴趣[1-10]。随着激光强度的增加,在激光-等离子体相互作用中自发产生的自生电磁场扮演着越来越重要的角色[11-28]。另一方面,重离子加速一般使用外加电场的重离子加速器。目前,离子(包含质子)在强激光场中的加速引起了很大的关注:包括激光-固体靶相互作用产生的质子束[29,30],和快点火中产生的质子脉冲[30,31]等。还有设想在较长的激光脉冲和相互作用较弱的等离子体中[7,8],利用电子加速离子。飞秒(femtosecond)或更小的短脉冲激光与等离子体发生相互作用的时空尺度比等离子体和离子的运动尺度小很多,等离子体对短脉冲的反应只是等离子体中的电子;在更长些的时间尺度,离子跟随着初始相互作用产生的场。这种相互作用情景与近40年已被很好研究过的[7,8]情景:激光穿出等离子体之前,离子有充分的时间响应激光的加速,有相当的不同。另外,短激光脉冲中只含有少量光波振动,故波包的时间尺度和振动周期相同。因此,在有质动力作用下,与等离子体密度和激光极化有关,产生了基频的差频。这样,许多现象诸如粒子加速和自生电磁场,与在较长的激光脉冲和较弱的相互作用情况下[7,8]有很多不同;特别地,短激光脉冲产生的自生电磁场能直接影响带电粒子的加速。本文引入多束相干激光加速的探讨[3,4],应用3D测试离子模型去模拟在低密度等离子体圆柱状对称通道中离子运动,描述在频率差为等差数列的多束(100束)偏振的强激光(每束强度1I=2.631019w/cm2)[22,23],离子的经典轨迹能够被确定。我们取1/100000,n束左旋CP激光,1,分别就重离子Au(050,197183629Qm)(图1)、质子p(01,1

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