实验室天体物理学中的标度变换

采用当前最先进的激光装置,可以获得与天体物理过程中相同或相似的条件,因此实验室天体物理学已成为激光等离子体物理学家位深感兴趣的研究内容,也同时成为天体物理学家所关注的问题,然而,激光等离子体为微米级的空间尺度和纳秒或更短的时间尺度,而天体物理的对象则为宇宙学的极大的时间与空间尺度,文章讨论了在物理上和实际操作上将这两种表面上存在巨大差异的物理过程对应起来,从而为利用激光等离子体研究天体物理过程中提供了可能性。     

对天体等离子体中铝发射谱的理论研究

超强超短脉冲激光产生的高温、高密、强磁场等离子体与天体等离子体在许多方面都有很强的相似性,这使得某些天体物理过程的实验室模拟成为可能.对天体等离子体中的铝发射谱进行了理论模拟,结果显示,利用激光等离子体的发射光谱,可以在实验室获得天体上难于观测的光谱范围并为天体物理学研究提供丰富的信息. 关键词： 实验室天体物理 激光等离子体 发射谱     

强激光天体物理学研究

用激光等离子体相互作用对天体物理过程进行模拟研究已成为当前世界物理和天文学家深感兴趣的重要前沿领域.文章比较了强激光作用下产生的等离子体与天体物理条件下的等离子体之间在内部物理过程的相似性,论述了由前者模拟后者的物理依据,即相似性原则和定标规律.在此基础上,回顾和评述了当前已经在高离化态光谱学、类天体等离子体状态方程和辐射不透明度以及流体动力学不稳定性等方面开展的强激光天体物理学的研究,这些研究对于理解超新星、白矮星、中子星以及巨行星、褐矮星等领域的天体物理过程起到了极大的作用,并正在成为联系天体物理理论模拟和观测的中间桥梁.     

强激光天体物理学研究——在强激光实验室中模拟某些天体物理过程(Ⅰ)

用激光等离子体相互作用对天体物理过程进行模拟研究已成为当前世界物理和天文学家深感兴趣的重要前沿领域 .文章比较了强激光作用下产生的等离子体与天体物理条件下的等离子体之间在内部物理过程的相似性 ,论述了由前者模拟后者的物理依据 ,即相似性原则和定标规律 .在此基础上 ,回顾和评述了当前已经在高离化态光谱学、类天体等离子体状态方程和辐射不透明度以及流体动力学不稳定性等方面开展的强激光天体物理学的研究 ,这些研究对于理解超新星、白矮星、中子星以及巨行星、褐矮星等领域的天体物理过程起到了极大的作用 ,并正在成为联系天体物理理论模拟和观测的中间桥梁     

强激光天体物理学研究—在强激光实验室中模拟某些天体物理过程（Ⅰ）

用激光等离子体相互作用对天体物理过程中进行模拟研究已成为当前世界物理和天文学家感举的重要前沿领域,文章比较了强激光作用下产生的等离子体与天体物理条件下的等离子体之间在内部物理过程的相似性,论述了由前者模拟后者的物理依据,即相似性原则和定标规律,在此基础上,回顾和评述了当前已经在高离化态光谱学、类天体等离子体状态方程和辐射不透明度以及流体动力学不稳定性等方面开展的强激光天体物理学的研究,这些研究对于理解超新星、白矮星、中子星以及巨行星、褐矮星等领域的天体物理过程起到了极大的作用,并正在成为联系天体物理理论模拟和观测的中间桥梁。     

强激光实验室天体物理介绍

实验室天体物理是交叉于高能量密度等离子体物理学与天体物理学之间的一个新的学科生长点。利用强激光装置可以在实验室创造与某些天体或天体周围相似的极端物理环境,这样的实验条件前所未有,且与天体物理中诸多重要的物理现象直接对应。通过近距、主动、参数可控的研究,实验室天体物理有助于解决目前天体物理和等离子体物理中的一些关键的、共性的问题,并有望取得突破性成果。针对近年来国内外在该领域取得的最新研究进展进行介绍,并就将来可能开展的研究方向进行展望。     

MCP选通X射线皮秒分幅相机在ICF中的应用

在上海“神光”装置上，首次将我国研制的首台ＭＣＰ（微通道板）选通Ｘ射线皮秒分幅相机样机用于ＩＣＦ（惯性约束聚变）激光等离子体物理诊断，在１．２ｎｓ内连续拍摄到激光注入孔等离子体辐射随时间变化的１２福二维空间分布图像，观测到等离子体喷射空间尺度随时间的变化过程．本文就该相机结构、测量原理和方法以及实验中获得的典型结果进行了分析讨论．     

激光大气等离子体光谱特性实验研究

报道了对波长为1．06μm的脉冲激光在气体样品中产生的等离子体进行光谱研究的结果。气体样品为一个标准大气压的纯氮、纯氧和空气,光谱探测范围为300～900nm。结果表明,各种气体样品的激光等离子体光谱均表现为连续谱和线状谱的叠加,文中分别给出了连续谱和线状谱的基本特征,讨论了这些特征与等离子体物理特性的关系,并分析了纯氮、纯氧与空气激光等离子体光谱之间的异同。给出了激光等离子体光谱的时间演化和空间分布的基本特征,并初步讨论了与这些特征相关的等离子体物理特性。这些结果有助于加深对激光等离子体特性和机理,特别是对等离子体产生后的弛豫过程和复合机制的了解。     

与天体物理相关的光电离等离子体的实验室研究

光电离等离子体在天体物理环境中普遍存在,并且由于与黑洞等致密天体紧密关联而具有重要的研究意义.近年来,随着大功率强激光及Z箍缩技术的发展,在实验室中实现了天体环境中的光电离等离子体和光电离过程的模拟.这为验证光电离理论模型的可靠性和准确性,以及认识天体物理环境中的光电离过程及其物理环境的诊断提供了重要的新手段.文章介绍了与天体物理相关的光电离等离子体的实验室研究进展.     

100 kJ激光装置集束平台的散射光诊断系统及实验

为了在输出能量为100 kJ的激光装置集束平台上开展激光等离子体不稳定性(LPI)实验研究，建设了基于集束构型的散射光诊断系统。该诊断系统使用漫反射板作为主要拦光、反射、取样元件，利用成像方式将散射光分别成像至iCCD(intensifier Charge Coupled Device)相机等记录部件，采取取样测量方式得到散射光的空间分布、能量大小、光谱及时间波形等。在集束物理实验中，该系统获得了较完备的物理数据，与物理模拟计算程序的计算结果较为吻合，表明在当前条件下散射光的主要机制为子束机制，其作用过程主要集中于等离子体未排空的前期。     

正态分布随机数发生器及其在模拟光传输软件中的应用

利用计算机高级语言提供的伪随机数发生器,通过“高斯筛选”和“求平均值”两种方法,开发出满足正态分布的随机数发生器。将其应用于分析大型激光装置光路稳定性的模拟软件中,成功地完成了对“神光Ⅲ原型装置四程放大器”的光路稳定性分析。     

Relativistic laser-matter interaction and relativistic laboratory astrophysics

The paper is devoted to the prospects of using the laser radiation interaction with plasmas in the laboratory relativistic astrophysics context. We discuss the dimensionless parameters characterizing the processes in the laser and astrophysical plasmas and emphisize a similarity between the laser and astrophysical plasmas in the ultrarelativistic energy limit. In particular, we address basic mechanisms of the charged particle acceleration, the collisionless shock wave and magnetic reconnection and vortex dynamics properties relevant to the problem of ultrarelativistic particle acceleration.     

Pushing the limits of plasma length in inertial-fusion laser-plasma interaction experiments

We demonstrate laser beam propagation and low backscatter in laser produced hohlraum plasmas of ignition plasma length. At intensities I < 5 x 10(14) W cm(-2) greater than 80% of the energy in a blue (3 omega, 351 nm) laser is transmitted through a L=5-mm long, high-temperature (Te = 2.5 keV), high-density (ne = 5 x 10(20) cm(-3)) plasma. These experiments show that the backscatter scales exponentially with plasma length which is consistent with linear theory. The backscatter calculated by a new steady state 3D laser-plasma interaction code developed for large ignition plasmas is in good agreement with the measurements.     

Space and astrophysical plasmas: Pervasive problems

The observations and measurements given by Earth orbiting satellites, deep space probes, sub-orbital systems and orbiting astronomical observatories point out that there are important physical processes which are responsible for a wide variety of phenomena in solar-terrestrial, solar-system and astrophysical plasmas. In this review these topics are exemplified both from an observational and a theoretical point of view.     

激光-等离子体相互作用中电磁孤立子研究进展

激光-等离子体相互作用产生电磁孤立子是等离子体中重要的非线性现象之一。介绍了激光-等离子体中电磁孤立子研究的过程,比较详细地叙述了国内外数值模拟研究取得的一些研究成果,重点介绍了近几年在Rutherford Appleton实验室进行的实验研究进展情况。最后对于激光-等离子体相互作用中电磁孤立子的研究进行了总结和评述,并指出进一步研究需要解决的重要问题。