Journal Issue: Квантовая электроника
Загружается...
Volume
2023 - 53
Number
2
Issue Date
Journal Title
Journal ISSN
0368-7147
Том журнала
Том журнала
Квантовая электроника
(2023 - 53)
Статьи
Публикация
Открытый доступ
XCELS – Международный центр исследований экстремальных световых полей
(2023) Хазанов, Е. А.
Описан проект XCELS (еXawatt Center for Extreme Light Studies), целью которого является создание крупной научной инфраструктуры на основе источников лазерного излучения с гигантской пиковой мощностью. Проект базируется на достигнутых в последнее десятилетие значительных успехах по созданию фемтосекундных мультипетаваттных лазеров с интенсивностью до 1023 Вт/см2. В основе планируемой инфраструктуры будет находиться уникальный источник света мощностью 600 ПВт на базе оптического параметрического усиления чирпированных импульсов в кристалле DKDP. Фундаментальные процессы взаимодействия такого излучения с веществом представляют совершенно новую область знания и будут основной исследовательской задачей инфраструктуры. Впервые откроются возможности изучения пространственно-временной структуры вакуума и неизвестных явлений на стыке физики высоких энергий и физики сверхсильных полей. Предполагаемые приложения результатов исследований будут включать в себя, в том числе, разработку компактных ускорителей заряженных частиц с размерами, в сотни раз меньшими размеров имеющихся ускорителей, создание источников сверхкоротких импульсов жесткого рентгеновского и гамма-излучения для диагностики материалов с беспрецедентным пространственным и временным разрешением, разработку новых источников излучения и частиц для клинических приложений и др.
Публикация
Открытый доступ
Расчет и анализ сигнала поляризации вакуума в трехпучковой схеме
(2023) Березин, А. В.; Федотов, А. М.; Федотов, Александр Михайлович; Березин, Арсений Владимирович
Разработан эффективный метод расчета числа и характеристик фотонов, излучаемых вакуумом, поляризованным перекрывающимися фокусированными лазерными импульсами. Исследована и оптимизирована зависимость сигнала от фокусировки и поляризации импульсов и обоснована возможность его детектирования на мультипетаваттной установке XCELS
Публикация
Открытый доступ
Пробой вакуума в многопучковой конфигурации магнитодипольной волны
(2023) Муравьев, А. А.; Башинов, А. В.; Ефименко, Е. С.; Панова, Е. А.; Волокитин, В. Д.; Мееров, И. Б.; Ким, А. В.; Сергеев, А. М.
Исследован пробой вакуума в мультипетаваттных лазерных полях многопучковой конфигурации, соответствующей сходящейся магнитодипольной волне. С помощью трехмерного численного моделирования методом частиц-в-ячейках определена пороговая суммарная мощность лазерного излучения, необходимая для пробоя вакуума, в зависимости от количества лазерных пучков. Показано, что минимальная пороговая мощность пробоя 14 ПВт достигается при использовании 12 пучков, с уменьшением числа пучков до двух-шести пороговая мощность возрастает и устанавливается на уровне 18 ПВт. Определена зависимость скорости развития квантово-электродинамического каскада от количества лазерных пучков в широком диапазоне мощностей. Продемонстрировано, что флуктуации мощности каждого из пучков слабо влияют как на порог пробоя, так и на скорость развития каскада
Публикация
Открытый доступ
О возможности наблюдения радиационных эффектов при взаимодействии сверхмощного лазерного излучения магнитодипольной конфигурации с плазмой
(2023) Башинов, А. В.; Ефименко, Е. С.; Муравьев, А. А.; Волокитин, В. Д.; Панова, Е. А.; Мееров, И. Б.; Сергеев, А. М.; Ким, А. В.
Рассмотрена проблема учета радиационных потерь при описании динамики заряженной частицы в электромагнитных полях. Решение этой фундаментальной проблемы становится все более востребованным в свете создания сверхсильных лазеров. Поскольку генерация излучения заряженной частицей зависит как от величин полей, в которых она двигается, так и от их структуры, то разрабатываемые мультипетаваттные многопучковые лазерные системы, такие как XCELS, могут открыть уникальные пути решения этой проблемы. В настоящей работе предлагается один из таких путей, основанный на использовании магнитодипольной конфигурации поля, формируемой несколькими лазерными импульсами. С помощью численного моделирования мы показываем, что при облучении твердотельной мишени в виде нанопровода несколькими петаваттными лазерными импульсами, максимизирующими магнитное поле в фокусе, может возникать режим аномального радиационного захвата. Формируемые распределения ускоренных электронов и генерируемых гамма-фотонов в этом режиме имеют отличительные свойства, на основе которых можно экспериментально определить применимость различных теоретических подходов к описанию радиационных потерь
Публикация
Открытый доступ
Источник гамма-фотонов в мультипетаваттных многопучковых системах электродипольной конфигурации
(2023) Ефименко, Е. С.; Башинов, А. В.; Муравьев, А. А.; Панова, Е. А.; Волокитин, В. Д.; Мееров, И. Б.; Ким, А. В.; Сергеев, А. М.
Исследована возможность создания сверхъяркого источника фотонов с энергиями до нескольких ГэВ на основе перспективных многопучковых лазерных систем мультипетаваттного уровня. Для достижения максимальной энергии фотонов и формирования направленного пучка фотонов в качестве основной конфигурации предложено использовать электродипольную структуру поля, максимизирующую амплитуду электрического поля в области фокуса. Исследованы зависимости характеристик генерируемого гамма-излучения от числа лазерных пучков, облучающих плазменную мишень, и их фокусировки. Показано, что для параметров лазерной системы, близких к заявленным параметрам установки XCELS, и полной мощности 36 ПВт максимальная энергия гамма-фотонов может достигать 2 ГэВ, эффективность конверсии лазерного излучения в фотоны с энергией больше 1 МэВ – 40 %, а поток фотонов с энергией больше 1 ГэВ может приближаться к 1025 с–1. Диаграмма направленности гамма-излучения может иметь ширину всего несколько мрад и несет информацию о различных режимах плазменно-полевой динамики в фокальной области. Проведенные исследования показывают, что многопучковые мультипетаваттные лазерные системы, такие как XCELS, могут стать основой для построения сверхъяркого источника гамма-излучения