Генерация магнитного поля и эволюция токовых структур при разлёте лазерной и космической плазмы

Проект посвящён экспериментальному, численному и аналитическому исследованию эффектов генерации и взаимного влияния крупно- и мелкомасштабных магнитных полей при разлёте сильно неравновесной плазмы в холодную фоновую плазму. Последняя может находиться во внешнем магнитном поле, сравнимом по величине с генерируемым полем и ориентированном поперёк основного потока горячей плазмы, т.е. препятствующим её разлёту. В этих условиях предполагается изучить эволюцию токовых структур в процессе взаимодействия генерируемого и внешнего полей и динамику проникновения плазмы в область сильного магнитного поля и его вытеснения. Особое внимание будет уделено модификации формирующейся ударной волны потоком неравновесных электронов и создаваемым ими магнитным полем, а также образованию стратифицированных потоков плазмы и токовых слоёв или филаментов, т.е. структур пониженной размерности, в области, первоначально занятой сильным магнитным полем. Поставленная задача качественно отличается от исследовавшихся в последнее время задач о разлёте плазмы в сильно разреженную среду (или вакуум) и о столкновении двух встречных потоков слабозамагниченной плазмы. Интересующие нас отличия связаны с уникальным характером генерации и динамического проявления магнитных полей в ходе образования и эволюции ударной волны. Планируемые эксперименты по своей постановке и достигаемым параметрам лазерной плазмы, а также по качеству моделирования (численного и аналитического) являются прорывными и впервые позволят получить фундаментальные знания о целом ряде взрывных явлений как в лабораторной (газоразрядной и лазерной), так и космической (астрофизической) плазме. Актуальность и междисциплинарность проекта обусловлены появляющимися возможностями практического применения этих знаний и их использования для интерпретации сильно нестационарных процессов в плазме с экстремальной плотностью энергии, реализуемых на Земле и происходящих в космосе. Ожидаемые результаты исследования кинетических механизмов создания долгоживущих токовых структур, поддерживающих сверхсильные магнитные поля и модифицирующих плазменные потоки, дадут ответы на целый ряд открытых вопросов и будут определять перспективы мировых исследований в данном направлении физики плазмы, астрофизики и приложений лазеров.