Образование и динамика плазменных структур в экстремально сильных ЭМ полях сильноточных пучков заряженных частиц и лазерного излучения

Поведение вещества в экстремально сильных ЭМ полях привлекает к себе в последнее время огромное внимание. Это связано, с одной стороны, с быстрым развитием мощных лазерных систем и сильноточных ускорителей заряженных частиц, а с другой стороны, с прогрессом в наблюдательной астрономии, позволившим получать данные об астрофизических объектах с сильными ЭМ полями. Предполагается, что в ближайшее время будут введены в строй мультипетаваттные лазерные системы (например, ELI в Европейском Союзе). Существуют проекты субэкзаваттных установок (200 ПВт XCELS, Россия; 100 ПВт SEL в Китае). Гигантские ЭМ поля можно также получать фокусировкой сильноточных релятивистских электронных сгустков (проект FACET в США). Одним из интересных явлений, сопровождающих взаимодействие экстремально сильных ЭМ полей с веществом, является возникновение нового “квантово-электродинамического” (КЭД) состояния плазмы, когда КЭД эффекты (такие как рождение электрон-позитронных пар) и процессы классической физики плазмы тесно переплетены между собой и оказывают влияние друг на друга. В рамках проекта предполагается исследовать образование и временную эволюцию динамических плазменных структур, возникающих при взаимодействии экстремально сильных ЭМ полей с веществом. При этом в образовании этих структур может участвовать как первичная плазма, возникающая, например, при ионизации мишени, так и вторичная электрон-позитронная плазма, возникающая при развитии КЭД каскадов. Особое внимание в проекте предполагается уделить: (i) структурам из первичной и вторичной плазмы, возникающим при взаимодействии сильноточных, сильно-сфокусированных релятивистских сгустков заряженных частиц с веществом; (ii) структурам из первичной и вторичной плазмы, возникающим при взаимодействии лазерных импульсов экстремально высокой интенсивности (>10^24 Вт/см^2) с веществом; (iii) структурам из электрон-позитронной плазмы, образующимся в результате развития КЭД каскада в поле нескольких лазерных импульсов. Полученные в рамках исследования этих структур результаты предполагается также использовать для планирования экспериментов на установках XCELS и FACET как для эффективной генерации гамма-квантов, так и для ускорения протонов, инициации КЭД каскадов и т. д.