Энергетические спектры электронов и атомных ядер, образующихся при воздействии высокоинтенсивного лазерного поля на нано- и микроразмерные мишени и сопутствующие вторичные эффекты

Рассматриваются процессы вызванные взаимодействием сверхмощных лазерных импульсов с нано- и микроразмерными мишенями. Детально исследуются вопросы, касающиеся определения энергетических спектров образующихся при этом ускоренных электронов, атомных ядер и положительных ионов, а также инициируемые ими вторичные процессы. При определении энергетического спектра электронов учитывается тормозящее действие на них со стороны атомных ядер и положительных ионов, кроме того, производится оценка выхода гамма-излучения, обусловленного взаимодействием быстрых электронов с веществом. Исследуется процесс кулоновского взрыва группы мишеней, особое внимание при этом уделяется учёту влияния несферичности формы мишеней на энергетические спектры атомных ядер и положительных ионов, а также условиям возникновения их интенсивных встречных потоковАктуальность планируемых исследований обусловлена возросшими за последние десятилетия возможностями лазерной техники [Коржиманов А.В., Гоносков А.А., Хазанов Е.А., Сергеев А.М. // УФН – 2011. – Т. 181., вып. 1. – С. 9–32.] во многом связанными с созданием технологии усиления чирпированных импульсов. Следствием этого стало накопление обширных экспериментальных данных по взаимодействию сверхсильных лазерных полей с веществом, требующих не только качественного, но и количественного описания. Целый ряд научных групп занимается исследованием в этой области, но целостной картины включающей всю совокупность идущих при этом процессов пока не создано. Во многом это обусловлено сложным нелинейным характером взаимодействия сверхсильных полей с веществом, а также наличием многочастичных эффектов.Особое внимание исследователей уделяется различным лазерным методам ускорения заряженных частиц имеющим огромное практическое значение в ядерной физике, радиографии, ядерной фармакологии и т.д. Впечатляющие результаты достигнуты в области лазерного ускорения электронов, в настоящее время их разгоняют лазерным импульсом до энергий в несколько ГэВ. Максимальная энергия ускоренных ионов достигает величины в 70 МэВ на нуклон. Приведённые цифры позволяют использовать мощный короткоимпульсный лазер в целях инициирования вторичных ядерных реакций [Быченков В.Ю., Тихончук В.Т., Толоконников С.В. // ЖЭТФ – 1999. – Т. 115. – С. 2080.]. При проведении количественных расчётов процессов идущих в лазерной плазме отмечено влияние геометрии облучаемой мишени на эффективность ускорения заряженных частиц, в частности как отмечено в [Быченков В.Ю., Брантов А.В., Говрас Е.А., Ковалёв В.Ф.// УФН – 2015. – Т. 185, вып. 1. – С. 77.] эффективность ускорения ионов при облучении лазерным импульсом плоской мишени во многом обусловлена её толщиной. Наряду с плоскими мишенями при моделировании процесса взаимодействия сверхсильного лазерного импульса с веществом используют кластерную плазму [Крайнов В.П., Смирнов Б.М., Смирнов М.Б. // УФН – 2007. – Т. 177, вып. 9. – С. 953.], и другие разрежённые среды. При этом возможности таких мишеней для получения токов ускоренных частиц с заданными параметрами пока в полной мере не раскрыты.