Введение к работе
Актуальность темы. Постоянный интерес к проблемам взаимодействия мощного лазерного излучения с веществом стимулирован как быстрым развитием лазерной техники и расширением практического применения лазеров, так и качественно новыми наблюдаемыми физическими явлениями в лазерной плазме. Процессы поглощения и переноса энергии излучения играют ведущую роль в задачах инерционного управляемого термоядерного синтеза [1], в технологиях лазерной обработки материалов, а также в исследованиях свойств веществ в экстремальных :остояниях [2, 3]. При воздействии сверхмощного лазерного излучения, тогда электроны под действием облучения становятся релятивистскими, возникают новые физические механизмы поглощения и процесс су-цествешго отличается от исследовавшихся ранее режимов меньших ин-генсивностей. Сильная нелинейность исследуемых явлений значительно осложняет теоретический анализ проблемы и обуславливает применение і развитие методов компьютерного эксперимента.
В широком диапазоне параметров облучаемой плазмы и ннтенсив-юстей излучения в процессе взаимодействия существенны как коллективные кинетические, так и чисто столкновительные эффекты. Однако, іесмотря на наличие хорошо зарекомендовавших себя как гндродннами-[ескйх, так: и бесстолкновительных численных методов в физике плаз-!Ы, отсутствие эффективных инструментов для моделирования элек-'ромагнитных процессов в плазме с учетом кулоновских столкновений буславливает актуальность развития и применения новых методов и лгоритмов в этой области.
Целью работы является:
1. Исследование процессов переноса энергии сверхмощного лазерного излучения в плазму закрптической плотности методом компьютерного эксперимента.
2..Численное моделирование и анализ неустойчивостей на границе облучаемой плазме.,
3. Разработка эффективного метода и создание программ для моделирования кинетики взаимодействия мощного лазерного излучения со столкновптельноп плазмой.
4. Исследование совместного влияния пространственной дисперсии и
кулоновских столкновений на поглощение энергии в плотной плаз
ме.
Научная новизна работы состоит в следующем:
-
На основе проведенных компьютерных экспериментов изучены новые механизмы переноса энергии сверхмощного лазерного излучения в плазму закритической плотности и выяснена роль поляризации излучения.
-
Обнаружено формирование долгоживущих вихревых структур в облучаемой плазме закритической плотности.
-
Установлено, что мощное лазерное излучение может проникать в область закритичности путем трансформации в высшие гармоники в двойном слое на границе плазмы. л
І. Обнаружен и проанализирован новый тип неустойчивости резкой границы излучение-плазма.
-
Показано, что развитие неустойчивостей в разлетающейся облучаемой плазме и характер ее турбулизацш при больших интсисивно-стях существенно зависит от поляризации излучения.
-
Проведено обобщение метода численного моделирования плазмы с учетом кулоновских столкновений, основанного на переходе от уравнения Фоккера-Планка к системе стохастических дифференциальных уравнений, на случай многомерной плазмы в самосогласованных электромагнитных полях. Получены уравнения, описывающие динамику частиц в лоренцевой плазме. На основе разработанного алгоритма создана программа для моделирования кинетики электромагнитных процессов в столкновительной плазме.
-
Впервые исследовано совместное влияние приграничного двойного слоя и столкновений на поглощение энергии и генерацию надтепло-вых электронов. , .
Практическая ценность работы определяется новыми результатами, уточняющими картину взаимодействия мощного лазерного излучения с веществом и их приложениями.к проблеме лазерного.инерционного термоядерного синтеза. Разработанный метод, алгоритм и программы дл\
исследования кинетики плазмы со столкновениями является эффсктнв-яым инструментом для численного моделирования практических задач воздействия высоких плотностей энергии на вещество.
Апробация работы. Результаты исследований были представлены на К и XI международных конференциях "Воздействие интенсивных потоков энергии на вещество") (Приэльбрусье, 1995 и 1997), X международной конференции "Уравнения состояния вещества" (Приэльбрусье, 1996), VII научной школе " Физика импульсных разрядов в конденсн-эованных средах" (Николаев, 1995), International Seminar on Physics of High Energy Density Matter (Vancouver, 1996), European Conference on Laser Interaction with Matter (Madrid, 1996), а также на семинаре Тео->етического отдела ОИВТ РАН и семинарах НИЦ ТИВ.
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано .4 печатных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения,
[етырех глав и заключения, содержит страницы машинописного