2023, Дмитриев, Е. О., Корнеев, Ф. А., Корнеев, Филипп Александрович, Дмитриев, Егор Олегович

Нелинейное взаимодействие интенсивных лазерных импульсов с веществом может приводить к возбуждению самосогласованного движения зарядов и генерации магнитного поля, остающегося в плазме после прекращения лазерного воздействия. Одним из способов индуцировать азимутальные токи в заданном направлении является внесённое в систему нарушение аксиальной симметрии. Рассмотрено два способа создания выделенного направления движения зарядов при взаимодействии, один из которых связан со структурой мишени, а второй – со структурой самого импульса. Для случая сверхмощных мультипетаваттных фемтосекундных лазерных импульсов, соответствующих установке XCELS, приведены оценки характерных параметров, согласно которым индукция аксиальных магнитных полей может достигать десятков кТл в микрокапиллярных структурированных мишенях, а в случае взаимодействия структурированных импульсов с однородной плазмой аксиальное магнитное поле порядка десятков Тл может занимать область диаметром в сотни микрометров. Предложены схемы соответствующих экспериментов, обсуждаются возможные приложения

2023, Вайс, О. Е., Иванов, К. А., Цымбалов, И. Н., Бухарский, Н. Д., Быченков, В. Ю., Корнеев, Ф. А., Савельев, А. Б., Бухарский, Николай Дмитриевич, Корнеев, Филипп Александрович

Генерация мощных коротких лазерных импульсов ультрарелятивистской интенсивности (свыше 1020 Вт/см2) с использованием инфраструктуры XCELS и их применение для решения задач лазерно-плазменного взаимодействия и ускорения заряженных частиц, а также задач квантовой электродинамики требуют корректной диагностики параметров лазерного импульса в области взаимодействия при его острой фокусировке. Предлагается подход к измерению ключевых параметров XCELS-пучка, таких как его размер в каустике и пиковая интенсивность лазера. Предлагаемый метод основан на использовании процесса вакуумного ускорения заряженных частиц – электронов и протонов – из фокального объёма. При использовании распределения полей лазерного импульса вблизи его фокуса с помощью дифракционных интегралов Стрэттона –Чу и метода пробных частиц характеристики ускоренных электронов и ионов могут быть определены количественно строго (например, энергии ускоренных частиц и углы их вылета). Последнее позволяет предложить практически доступный экспериментальный метод диагностики излучения в отдельном лазерном выстреле и дизайн XCELS-эксперимента.

2019, Pisarczyk, T., Santos, J. J., Dudzak, R., Zaras-Szydowska, A., Gus'kov, S. Y., Korneev, P., Kochetkov, I., Корнеев, Филипп Александрович, Кочетков, Юрий Владимирович

Recently developed three-frame complex-interferometry system driven by a Ti:Sa laser with 40 fs pulse has been installed at the PALS (Prague Asterix Laser System) laser facility. This unique diagnostic allows for the first time to perform simultaneous measurements of B-field in the coil region of the capacitor-coil targets (CCT) and the self-generated B-field (SMF) of the diode plasma in between the CCT-plates. CCT were irradiated by the PALS iodine laser (lambda = 1315 nm) with energy in the range 250-500 J and pulse duration of 350 ps at full width at half maximum. The operation of this diagnostic system and methodologies for quantitative data analysis are presented in this study, including: (i) obtaining information about the induction of the magnetic field in the CCT coil based on measurements of the Faraday effect in the TGG (Terbium Gallium Garnet) paramagnetic crystal at the coil vicinity and (ii) determining magnetic field and current density distributions in the capacitor region of the CCT by analysis of the complex interferograms. The preliminary measurements confirmed the high potential of the reported setup for optimization studies of CCT targets.

2019, Parkevich, E. V., Medvedev, M. A., Ivanenkov, G. V., Khirianova, A. I., Korneev, Ph. A., Корнеев, Филипп Александрович

Formation of a millimeter-sized spark discharge in ambient air is traced on a nanosecond time scale using multi-frame laser probing with an exposure time of 70 ps and spatial resolution of 3-4 mu m. The discharge is initiated by a 25 kV voltage pulse with a rise time of 4 ns, with the pulse applied to the gap formed by a point cathode and flat anode. It is demonstrated that the gap breakdown is accompanied by the fast (similar to 1 ns) formation of a highly ionized homogeneous spark channel originating from the point cathode. We discover that the fast fine-scale filamentation of the homogeneous spark channel arises several nanoseconds after the breakdown and at some distance from the cathode, which results in a complex filamentary structure of the channel. We find that the growing spark channel, in fact, develops in the form of multiple (N greater than or similar to 10) rapidly-evolving filaments that constitute micron-sized (similar to 10-50 mu m) plasma channels with an electron density of n(e) similar to 10(19)-10(20) cm(-3) and subnanosecond characteristic evolution time. First filaments appear at the top of the developing homogenous spark channel. Further, the growing filaments are split themselves, and their number is increased over time up to several tens. Our findings indicate that the fast fine-scale filamentation is one of the important mechanisms governing the spark channel resistance after the breakdown.

2023, Бухарский, Н. Д., Куликов, Р. К., Корнеев, Ф. А., Бухарский, Николай Дмитриевич, Куликов, Роман Константинович, Корнеев, Филипп Александрович

Рассмотрен процесс генерации сверхмощного контролируемого излучения терагерцевого диапазона разрядными токами, возбуждаемыми при облучении мультипетаваттными лазерными импульсами протяжённой мишени заданной геометрии. Показано, что использование нескольких лазерных импульсов позволяет пропорционально увеличить интенсивность излучаемых терагерцевых импульсов при коэффициенте преобразования излучения порядка нескольких процентов. Предложена схема интерференционного усиления терагерцевых импульсов в заданном направлении при синхронном облучении нескольких идентичных мишеней.

2023, Рязанцев, С. Н., Пикуз, С. А., Корнеев, Ф. А., Корнеев, Филипп Александрович

Под действием лазерного излучения ультрарелятивистской интенсивности на микроструктурированные мишени может формироваться вещество в экстремальном состоянии – с плотностью, близкой к твердотельной, и сверхсильными магнитными полями. Экспериментальная диагностика таких полей оптическими методами оказывается невозможной в силу высокой плотности и самоизлучения плазмы, поэтому более актуальными становятся рентгеноспектральные методы. В работе рассмотрены особенности методики такой диагностики сверхсильных магнитных полей, основанной на анализе формы профилей спектральных линий, испускаемых многозарядными ионами плазмы. В качестве примера рассмотрены мишени со структурой, сформированной регулярными столбиками вещества микронного размера, облучаемые лазерными импульсами с параметрами, соответствующими импульсам перспективной строящейся установки XCELS.

2019, Pisarczyk, T., Batani, D., Dudzak, R., Zaras-Szydlowska, A., Gus'kov, S. Yu., Korneev, P. h., Kochetkov, J., Martynenko, A. S., Корнеев, Филипп Александрович, Кочетков, Юрий Владимирович

2023, Бухарский, Н. Д,, Корнеев, Ф. А., Бухарский, Николай Дмитриевич, Корнеев, Филипп Александрович

Рассмотрен один из наиболее эффективных методов лазерной генерации сильно замагниченной горячей плазмы при использовании сверхмощного облучения, достижимого на перспективной установке XCELS. Показано, что использование нескольких импульсов установки позволяет управлять параметрами плазмы, при этом энергетическая эффективность, т. е. отношение энергии магнитного поля к полной энергии лазерного излучения, оказывается ~20%. Полученная система с релятивистскими замагниченными электронами и магнитными полями до нескольких десятков кТл представляет интерес для лабораторных исследований высокоэнергетичных процессов в астрофизике, в частности явления релятивистского пересоединения магнитных силовых линий, а также для различных перспективных приложений, например для управления потоками быстрых лазерно-ускоренных частиц.

2023, Гуськов, С. Ю., Корнеев, Ф. А., Корнеев, Филипп Александрович

Представлены схемы, обеспечивающие благоприятные условия для протекания и исследования реакций синтеза лёгких ядер в микроразмерных мишенях при использовании одного или нескольких мультипетаваттных лазерных импульсов. Особенностью рассмотренных мишеней является их способность генерировать сверхсильные магнитные или электрические квазистационарные поля, недостижимые другими методами. Магнитные поля, возбуждаемые в мишенях типа «улитка», позволяют не только существенно подавить электронную теплопроводность, но и в некоторых случаях удерживать заряженные продукты реакции. Электрические поля, генерируемые в сферических или цилиндрических микрополостях, позволяют осуществить имплозивное сжатие вещества до твердотельного уровня плотности при нагреве до десятков и сотен кэВ. Приведены оценки, показывающие возможность создания с помощью рассмотренных схем сверхъярких источников вторичных частиц.

2019, Li, C. K., Tikhonchuk, V. T., Moreno, Q., Sio, H., Korneev, P., Корнеев, Филипп Александрович

© 2019 American Physical Society.Collisionless shocks are ubiquitous in the Universe as a consequence of supersonic plasma flows sweeping through interstellar and intergalactic media. These shocks are the cause of many observed astrophysical phenomena, but details of shock structure and behavior remain controversial because of the lack of ways to study them experimentally. Laboratory experiments reported here, with astrophysically relevant plasma parameters, demonstrate for the first time the formation of a quasiperpendicular magnetized collisionless shock. In the upstream it is fringed by a filamented turbulent region, a rudiment for a secondary Weibel-driven shock. This turbulent structure is found responsible for electron acceleration to energies exceeding the average energy by two orders of magnitude.