飛秒強激光場中Ar原子團簇的電離機制與超熱電子在DT靶核中的能量沉積等的理論分析.pdf

1、最近十幾年來，在獲取高功率、高強度脈沖的能力上發(fā)生了革命性的變化，“啁啾”脈沖放大技術(shù)使人們可以得到超強、超短脈沖激光，從而開辟了超強激光場與物質(zhì)相互作用的新領(lǐng)域。其中激光和團簇相互作用的研究非?；钴S，這些研究將有助于建立強場下單個原子的性質(zhì)和集體效應的橋梁；慣性約束核聚變的研究一直是一個熱點，隨著激光技術(shù)的發(fā)展，“快點火”核聚變的研究受到人們的廣泛關(guān)注；同時，強脈沖激光束的出現(xiàn)也開辟了新的物理鄰域——非線性動力學，如非線性光學、非線性

2、原子(分子)物理學、相干態(tài)與宏觀量子疊加態(tài)等。本文中一方面我們在理論上研究了Ar原子團簇在飛秒強激光作用下的電離機制，考慮了Ar原子團簇經(jīng)過庫侖爆炸過程和流體力學膨脹過程兩種膨脹機制情況下，對離子的能譜進行了計算、分析。另一方面我們研究了非秒強脈沖激光所產(chǎn)生的相對論電子束(REB)在DT靶中的能量沉積，分析了在激光核聚變中實施“快點火的”可能性。此外，對真核細胞微管內(nèi)由廣場相干態(tài)產(chǎn)生宏觀量子疊加態(tài)可能性進行了探討。 論文主要工作

3、包括以下三個部分內(nèi)容：一、近年來，飛秒強激光與團簇的相互作用的研究成為一個熱點。氣體原子團簇兼有氣體和固體的特征，因此團簇與飛秒強激光的相互作用和單原子或分子與飛秒激光相互作用完全不同，可以引起高電荷態(tài)、MeV離子和keV電子的產(chǎn)生，以及超短X射線輻射等一系列的新現(xiàn)象。我們考慮了團簇依次發(fā)生流體力學膨脹過程和庫侖爆炸過程兩種膨脹機制情況下，對離子的能譜進行了計算。計算結(jié)果與實驗結(jié)果基本符合，能夠很好的解釋離子高能端特征，同時對低能端的能

4、譜也進行了分析。得到團簇中離子來自庫侖排斥作用的能量和半徑的關(guān)系，來自有質(zhì)動力勢的能量和激光強度的關(guān)系，即：離子的能量隨團簇尺寸的增加而增加，隨照射激光強度的增加而增加。 二、對高溫等離子體采用相對論性的動力學模型，通過Moller截面推導得出了電子——電子兩體碰撞引起的相對論性電子束(REB)能量損失，同時對集體激發(fā)所導致的REB能量損失也進行了相對論修正。結(jié)果表明：隨著等離子體溫度的增大，集體激發(fā)引起的能量損失逐漸減小，而兩

5、體碰撞引起的能量損失逐漸增加，但是總能量損失基本保持不變。隨后，研究了由超快強激光所產(chǎn)生的能量在0.5MeV～1.5MeV的REB與密度為300g/cm3～1000g/cm3、溫度為5keV～100keV的超壓縮DT靶的相互作用。通過計算連續(xù)曲折射程、最大穿透深度和特征時間三個重要的物理參量來重新估算了REB對超壓縮DT靶產(chǎn)生點火熱斑的能力，重新檢驗了對超壓縮DT靶實施“快點火”的可行性。 三、微管是細胞骨架中的重要組成部分和功