Нелинейные плазменные волны и ускорение электронов в сильноградиентной плотной плазме при воздействии лазерного излучения релятивистской интенсивности

Целью настоящего проекта является, на основе экспериментальных исследований и численного моделирования, установление физической картины динамики плазменных волн и формирования сгустков быстрых электронов (а также гамма квантов и протонов) при взаимодействии фемтосекундного лазерного излучения релятивистской интенсивности с плазмой, имеющей градиент электронной концентрации порядка длины волны греющего излучения. Для достижения данной цели планируется решение следующих задач:- комплексное экспериментальное исследование процесса взаимодействия сверхинтенсивного лазерного излучения с плотной управляемой плазмой, создаваемой наносекундным предымпульсом, с помощью широкого набора методик (электроны, ионы, гамма-излучение, оптическая диагностика, собственное электромагнитное излучение плазмы, нейтронная диагностика) при варьировании параметров используемых лазерных излучений (интенсивность, длительность, поляризация, угол падения, задержка и др.); - численное моделирование взаимодействия фемтосекундного лазерного излучения с сильноградиентной плазмой с помощью пакета Мандор, реализующего метод частиц в ячейке (PIC) при варьировании параметров плазмы и излучения в широких пределах (в частности, в область более высоких, чем это доступно в эксперименте); установление физических механизмов возбуждения плазменных волн, их развития и процессов ускорения электронов;- численное моделирование экспериментальных и расчетных данных с помощью пакета GEANT 4 и дополнительных инструментов обработки данных PIC кода для сравнительного анализа экспериментальных и расчетных данных; поиск на этой основе оптимальных условий для получения пучков заряженных частиц и гамма-квантов.Эксперименты в рамках проекта будут проводиться с использованием излучения тераваттного фемтосекундного лазерного комплекса МЛЦ МГУ (длина волны 805 нм, энергия импульса до 100 мДж на мишени, длительность импульса 45 фс, пространственное качество пучка М2=1.4, частота следования импульсов 10 Гц).