Испускание мощного лазерного излучения на пределе плотности плазмы

<p>Взаимодействие мощных лазерных источников света с веществом привело к многочисленным приложениям, в том числе; ускорение быстрых ионов; интенсивное рентгеновское, гамма-излучение, позитронная и нейтронная генерация; и лазерный синтез на основе быстрого зажигания. Эти приложения требуют понимания поглощения энергии и передачи импульса от высокоинтенсивных лазеров частицам плазмы.

<p>Группа японских исследователей во главе с Университетом Осаки предположила, что вещества, нагретые мощными лазерами, создают состояние плазмы сверхвысокого давления, сравнимое с тем, что наблюдается в центрах звезд, и что поверхностное натяжение плазмы может отталкивать свет . Поскольку лазеры с энергиями, способными нагреть материал в достаточной степени для создания такого давления, до сих пор не были доступны, этот процесс не рассматривался. Их работа, опубликованная в Nature Communications, описывает их теорию и вспомогательные модели.

<p>«Понимание состояния экстремально высокого давления, создаваемого лазерным излучением, взаимодействующим с материалами, имеет решающее значение для приложений на основе лазера », — говорит соавтор Ясухико Сэнтоку. «Наша теория предполагает, что закручивание поверхностной плазмы интенсивным лазером, т. е. сверление отверстий, в конце концов останавливается сверхвысоким давлением плазмы, и возникает новая стадия нагрева плазмы».

<p>Они получили предельную плотность для лазерного сверления отверстий, которая соответствует максимальной плотности плазмы, которую может достичь лазерный свет. Они обнаружили, что после достижения предела плотности поверхностная плазма начинает выбрасываться в сторону лазера, даже если лазер непрерывно облучает плазму.

<p>Теория исследователей объясняет переход к выбросу с точки зрения баланса между давлением лазерного света и давлением поверхностной плазмы. Теория дает руководство по управлению энергией электронов, что важно для таких приложений, как ускорение ионов и создание парной плазмы .

<p>«Мы также рассчитали временную шкалу перехода от бурения скважины к выбросу, показывая, что наши результаты будут применимы для мультипикосекундных лазерных экспериментов», — говорит ведущий автор Нацуми Ивата. «Мы надеемся, что наша работа послужит основой для прикладных исследований, например, лазерного ядерного синтеза».