相對論激光誘發(fā)的動力學(xué)腔子的研究.pdf

1、隨著激光強(qiáng)度不斷提高、激光慣性約束核聚變實驗技術(shù)不斷進(jìn)步以及激光天體物理實驗的深入開展,相對論激光與等離子體的相互作用正越來越受到人們的關(guān)注。從理論上研究相對論激光等離子體和相對論激光與正負(fù)電子等離子體的相互作用有助于激光慣性約束核聚變快點火的實現(xiàn)以及實驗激光天體物理的開展。
　　 本論文首先從李曉卿等人基于動力論得到的相對論激光等離子體中自生磁場的控制方程出發(fā),通過微擾法得到了橫擾動的色散方程。從該色散方程得到了特定的條件下最

2、大增長率和與之相應(yīng)的特征尺度的解析結(jié)果。考慮到色散方程的復(fù)雜性,我們進(jìn)行了數(shù)值計算。計算結(jié)果與實驗和數(shù)值模擬的結(jié)果一致。并且發(fā)現(xiàn),解析結(jié)果是數(shù)值計算結(jié)果很好的近似,可以用之來估算相對論激光等離子體中自生磁場的增長率和特征尺度。
　　 其次,考慮到自生磁場控制方程能夠自洽的描述高頻橫等離激元、離聲運動和自生磁場的非線性演化,通過數(shù)值計算得到了靜態(tài)極限下電場包絡(luò)、自生磁場和密度空穴的演化圖像。研究發(fā)現(xiàn)自生磁場的最大強(qiáng)度與激光本身的振

3、蕩磁場為同一量級,而密度空穴的排空率則可達(dá)到72％。自生磁場的出現(xiàn)與電場包絡(luò)的強(qiáng)度和不均勻性相關(guān),正是由于密度空穴中俘獲了極強(qiáng)、極不均勻的橫等離激元場,磁場才囿于密度空穴中。密度空穴中既存在超強(qiáng)包絡(luò)電場,又存在超強(qiáng)的磁場。這種腔子結(jié)構(gòu)對于高能粒子的產(chǎn)生,以及準(zhǔn)直有著重要的作用。
　　 然后,基于李曉卿等人橫等離激元動力學(xué)理論得到了極端相對論等溫正負(fù)電子等離子體中相對論激光脈沖的非線性演化的控制方程。基于該方程研究發(fā)現(xiàn),對于一維的

4、線偏振激光而言,在非線性相互作用過程中由于調(diào)制不穩(wěn)定性可形成穩(wěn)定的孤子結(jié)構(gòu)；考慮到一維結(jié)構(gòu)與三維可能存在顯著不同,通過線性分析得到了三維情況下激光脈沖的調(diào)制不穩(wěn)定性的最大增長率和相應(yīng)的特征尺度；雖然一維存在穩(wěn)定的結(jié)構(gòu),但是從標(biāo)度定律和維里定律可知,三維電磁包絡(luò)場由于調(diào)制不穩(wěn)定性將坍塌,在場的坍塌過程中場強(qiáng)不斷增強(qiáng),最終形成小尺度的局域結(jié)構(gòu)的強(qiáng)場。討論了在激光等離子實驗中觀測到這樣一種結(jié)構(gòu)的可能性,以及與脈沖星輻射微脈沖的關(guān)聯(lián)。