Intense Laser Sources of Gamma Radiation and Neutrons Based on High-Current Beams of Super-Ponderomotive Electrons

N. E. Andreev; Андреев Н. Е.; I. R. Umarov; Умаров И. Р.; V. S. Popov; Попов В. С.

doi:10.31857/S1028096023070026

Интенсивные лазерные источники гамма-излучения и нейтронов на основе сильноточных пучков суперпондеромоторных электронов

Авторы: Андреев Н.Е.¹^,2, Умаров И.Р.¹^,2, Попов В.С.¹^,2
Учреждения:
1. Объединенный институт высоких температур РАН
2. Московский физико-технический институт (государственный университет)
Выпуск: № 8 (2023)
Страницы: 3-10
Раздел: Статьи
URL: https://journal-vniispk.ru/1028-0960/article/view/137790
DOI: https://doi.org/10.31857/S1028096023070026
EDN: https://elibrary.ru/TDUUTJ
ID: 137790

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Интенсивные пучки фотонов и нейтронов в МэВ-ном диапазоне энергии являются эффективными инструментами во многих областях исследований, таких как диагностика вещества в экстремальных состояниях, ядерная физика и материаловедение, а также в медицинских и биофизических приложениях. Представлена концепция создания эффективных источников γ-излучения и нейтронов, основанная на генерации релятивистских электронов в режиме прямого лазерного ускорения при взаимодействиях лазерного импульса с интенсивностью 10¹⁹ Вт/см² с протяженной плазмой с плотностью, близкой к критической.

Ключевые слова

лазерно-плазменное взаимодействие, плазма с околокритической концентрацией электронов, прямое лазерное ускорение электронов, эффективные источники γ-излучения и нейтронов.

Список литературы

Wang T., Ribeyre X., Gong Z., Jansen O., d’Humières E., Stutman D., Toncian T., Arefiev A. // Phys. Rev. Appl. 2020. V. 13. № 5. P. 054024. https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.13.054024
Norreys P.A., Santala M., Clark E. et al. // Phys. Plasmas. 1999. V. 6. P. 2150. https://doi.org/10.1063/1.873466
Hatchett S.P., Brown C.G., Cowan T.E. et al. // Phys. Plasmas. 2000. V. 7. № 5. P. 2076. https://doi.org/10.1063/1.874030
Gu Y.-J., Jirka M., Klimo O., Weber S. // Matt. Radiat. Extremes. 2019. V. 4. P. 064403. https://doi.org/10.1063/1.5098978
Pomerantz I., McCary E., Meadows A.R., Arefiev A., Bernstein A.C., Chester C., Cortez J., Donovan M.E., Dyer G., Gaul E.W., Hamilton D., Kuk D., Lestrade A.C., Wang C., Ditmire T., Hegelich B.M. // Phys. Rev. Lett. 2014. V. 113. № 18. P. 184801. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.113.184801
Günther M.M., Rosmej O.N., Tavana P., Gyrdymov M., Skobliakov A., Kantsyrev A., Zähter S., Borisenko N.G., Pukhov A., Andreev N.E. // Nature Commun. 2022. V. 13. № 1. P. 170. https://doi.org/10.1038/s41467-021-27694-7
Недорезов В.Г., Рыкованов С.Г., Савельев А.Б. // Успехи физических наук. 2021. Т. 191. № 12. С. 1281. https://doi.org/10.3367/UFNr.2021.03.038960
Ravasio A., Koenig M., Le Pape S. et al. // Phys. Plasmas. 2008. V. 15. № 6. P. 060701. https://doi.org/10.1063/1.2928156
Li K., Borm B., Hug F., Khaghani D., Löher B., Savran D., Tahir N.A., Neumayer P. // Laser and Particle Beams. 2014. V. 32. № 4. P. 631. https://doi.org/10.1017/S0263034614000652
Negoita F., Roth M., Thirolf P.G. et al. // Roman. Rep. Phys. 2016. V. 68. P. S37.
Habs D., Köster U. // Appl. Phys. B. 2010. V. 103. № 2. P. 501. https://doi.org/10.1007/s00340-010-4278-1
Ma Z., Lan H., Liu W., Wu S., Xu Y., Zhu Z., Luo W. // Matt. Radiat. Extremes. 2019. V. 4. № 6. P. 064401. https://doi.org/10.1063/1.5100925
Willingale L., Nilson P.M., Thomas A.G.R., Bulanov S.S., Maksimchuk A., Nazarov W., Sangster T.C., Stoeckl C., Krushelnick K. // Phys. Plasmas. 2011. V. 18. № 5. P. 056706. https://doi.org/10.1063/1.3563438
Willingale L., Thomas A.G.R., Nilson P.M., Chen H., Cobble J., Craxton R.S., Maksimchuk A., Norreys P.A., Sangster T.C., Scott R.H.H., Stoeckl C., Zulick C., Krushelnick K. // New J. Phys. 2013. V. 15. № 2. P. 025023. https://doi.org/10.1088/1367-2630/15/2/025023
Toncian T., Wang C., McCary E. et al. // Matt. Radiat. Extremes. 2016. V. 1. № 1. P. 82. https://doi.org/10.1016/j.mre.2015.11.001
Pukhov A., Sheng Z.-M., Meyer-ter-Vehn J. // Phys. Plasmas. 1999. V. 6. № 7. P. 2847. https://doi.org/10.1063/1.873242
Willingale L., Arefiev A.V., Williams G.J., Chen H., Dollar F., Hazi A. U., Maksimchuk A., Manuel M. J.-E., Marley E., Nazarov W., Zhao T. Z., Zulick C. // New J. Phys. 2018. V. 20. № 9. P. 093024. https://doi.org/10.1088/1367-2630/aae034
Arefiev A.V., Khudik V.N., Robinson A.P.L., Shvets G., Willingale L., Schollmeier M. // Phys. Plasmas. 2016. V. 23. № 5. P. 056704. https://doi.org/10.1063/1.4946024
Khudik V., Arefiev A., Zhang X., Shvets G. // Phys. Plasmas. 2016. V. 23. P. 103108. https://doi.org/10.1063/1.4964901
Pugachev L., Andreev N., Levashov P., Rosmej O. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. 2016. V. 829. P. 88. https://doi.org/10.1016/j.nima.2016.02.053
Rosmej O.N., Andreev N.E., Zaehter S., Zahn N., Christ P., Borm B., Radon T., Sokolov A., Pugachev L.P., Khaghani D., Horst F., Borisenko N.G., Sklizkov G., Pimenov V.G. // New J. Phys. 2019. V. 21. № 4. P. 043044. https://doi.org/10.1088/1367-2630/ab1047
Rosmej O.N., Gyrdymov M., Günther M.M., Andreev N.E., Tavana P., Neumayer P., Zähter S., Zahn N., Popov V.S., Borisenko N.G., Kantsyrev A., Skobliakov A., Panyushkin V., Bogdanov A., Consoli F., Shen X.F., Pukhov A. // Plasma Phys. Controlled Fusion. 2020. V. 62. № 11. P. 115024. https://doi.org/10.1088/1361-6587/abb24e
Andreev N., Popov V., Rosmej O., Kuzmin A., Shaykin A., Khazanov E., Kotov A., Borisenko N., Starodubtsev M., Soloviev A. // Quantum Electronics. 2021. V. 51. № 11. P. 1019. https://doi.org/10.1070/qel17648
Rosmej O.N., Suslov N., Martsovenko D. et al. // Plasma Phys. Controlled Fusion. 2015. V. 57. № 9. P. 094001.
Esarey E., Schroeder C.B., Leemans W.P. // Rev. Mod. Phys. 2009. V. 81. № 3. P. 1229. https://doi.org/10.1103/RevModPhys. 81.1229
Gonsalves A.J., Nakamura K., Daniels J. et al. // Phys. Rev. Lett. 2019. V. 122. № 8. P. 084801. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.122.084801
Pukhov A. // J. Plasma Phys. 1999. V. 61. № 3. P. 425. https://doi.org/10.1017/S0022377899007515
Borisenko N.G., Akimova I.V., Gromov A.I., Khalenkov A.M., Merkuliev Y.A., Kondrashov V.N., Limpouch J., Kuba J., Krousky E., Masek K., Nazarov W., Pimenov V.G. // Fusion Sci. Technol. 2006. V. 49. № 4. P. 676. https://doi.org/10.13182/FST06-A1185
Agostinelli S., Allison J., Amako K. et al. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. 2003. V. 506. № 3. P. 250. https://doi.org/10.1016/S01689002(03)01368-8
Stoyer M.A., Sangster T.C., Henry E.A., Cable M.D., Cowan T.E., Hatchett S.P., Key M., Moran M.J., Pennington D.M., Perry M.D., Phillips T.W., Singh M.S., Snavely R.A., Tabak M., Wilks S.C. // Rev. Sci. Instrum. 2001. V. 72. № 1. P. 767. https://doi.org/10.1063/1.1319355
Spicer B.M. // Advances in Nuclear Physics. V. 2. N.Y.: Springer, 1969. P. 1. https://doi.org/10.1007/978-1-4684-8343-7_1
Zerkin V., Pritychenko B. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. 2018. V. 888. P. 31. https://doi.org/10.1016/j.nima.2018.01.045
Koning A.J., Hilaire S., Duijvestijn M.C. // AIP Conf. Proc. 2005. V. 769. P. 1154.