Введение к работе
Актуальность проблемы. Последние успехи в области лазерной технологии сделали доступными для исследователей субггикосекундные лазерные импульсы с мощностью в несколько тераватт. В коле сфокусированных импульсов могут быть получены поля, превышающие внутриатомные. Такие шля. называемые сильными, способны не только ионизовать вещество, полностью превращая его в плазму, но и вызвать осцилляции свободных электронов со скоростями, близкими к скорости света. В результате возникает два круга вопросов, связанных с динамикой сверхмощных лазерных импульсов в ионизируемой среде и взаимодействием субпикосек'ундных оптических импульсов с полностью ионизованной плазмой.
Взаимодействие сильного электрог.'.сппиного излучения с полностью ионизованной плазмой сеязэно прежде всего с такими приложениями, как создание новых методов ускорения заряженных частиц. Кроме того, большой интерес представляют фундаментальные проблемы, связанные с эволюцией коротких лазерных импульсов и нагревом плазмы. Большинство, явлений, возникающих при этом: возбуждение лазерным импульсом плазменной волны, эволюция импульса и плазменной волны в процессе ее генерации, ускорение и- нагрев частиц, носят ярко выраженный нелинейный характер.
Вопросы, связанные с динамикой сильных лазерных импульсов в создаваемой им плазме могут оказаться интересными с точзи» зрения еще одной возможности получения мягкого рентгеновского излучения за счет плавного автопреобразования (повышения) частоты ионизующего лазерного импульса в нестационарной плазме. Для коротких сильных импульсов движение электронов определяется полями разделений зарядов, которые влияют на динамику электронов и таким образом на
4.
распространение импульса в целом.
Актуальность теш диссертации, объясняется необходимость» исследования существенно нелинейных процессов, для изучения которых требуется развитие метода частиц, создание больших комплексов электромагнитных релятивистских програми и проведение детального вычислительного эксперимента.
Цель работы. Исследование методами математического моделирования задачи о взаимодействии сильного электромагнитного импульса со слоем бесстолкновптельной плазмы. Изучение механизмов, способных повлиять на эволюцию сильного импульса при прохождении его через слой плазми.
Научная новизна. Поставлена задача о взаимодействие ролятиьнст-ски сильного электромагнитного ишульса со слоем бесстодкновитель-нои плазмы- Проведено .численное исследование взаимодействия сильного электромагнитного импульса со слоем докритической плазмы.
Изучены вопросы, связанные с Еозбукдснием к опрокидыванием сильной лэнгмюровской волны в слое плазмы с различными профилями плотности, а также с возможностью ускорения электронов.
Проведано исследование -эволюции ишульса в слое неоднородной пдазмн и изучены механизмы, способные привести к разрушению к. истощению импульса.
В задаче об эволюции релятивистски сильного электроыагактного импульса в слое плазмы, созданной им посредством туннельной ионизации, продвмонстріфована возможность значительного повышения несущей частоты импульса.
Практическая ценность. Созданный одномерный электромагнитный релятивистский код BJR-I, а также полученные результаты могут быть использованы в Институте общей физики РАИ, Институте прикладной физики РАН, І.ГУ и других исследовательских центра:-; дли изучения
5.
взаимодействия сильно.! электромагнитной ВОЛНЫ С беССТОЛКНОЕЯТвЛЬ-ной плазмой.
Апробация работа. Основные результаты работа докладывались на Всесоюзних конференциях по физика плазмы и ядерному синтезу (Звенигород, 1990, 1991), II Всесоотной конференция "Математическое моделирование: нелинейшо проблемы и вычислительная математика" (Звенигород, 1990), советско-американской рабочей группа по нелинейной оптике плазмы (Лос-Анджелес, 1990), Международной конференции "Направления исследований го генерации когерентного излучения и ускорителям частиц" (Ла Хода, 1991), рабочем совещании по тема "Сильные электромагнитные поля в плазме" (Бакуриани, 1991), Международной весенней школе по физике плазма (Триест, 1991), XIV Международной конференции по когерентной и нелинейной оптике (Ленинград, 1991), VI Всесоюзной «пятеро»!? по пзегг.'.одейст::;:^ электромагнитных излучений с плазмой (Душанбе, 1991), на семинаре по теории плазмы в институте общей физики АН'СССР, на семинаре кафедры автоматизации научных исследований факультета ВМиК МГУ.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ (см. список публикаций).
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения и трех глав, изложенных на 125 страницах машиношісного текста, cлo рисунков 39. Библиография содержит 70 работ.