Speaker
Description
Современные лазерные системы генерируют импульсы малой длительности (10-1000 фс) с пиковой мощностью до нескольких ПВт, что при фокусировке позволяет достигать интенсивностей, называемых релятивистскими ($10^{18}-10^{21}$ Вт/см$^2$). Взаимодействие излучения релятивистской интенсивности с атомами мишени формирует лазерную плазму, которая, вследствие различных процессов, является источником ускоренных электронов и ионов. Последующее проникновение этих электронов вглубь мишени приводит также к генерации жесткого рентгеновского и гамма излучений. Уже около 10 лет существует ядерная фотоника как отдельная область исследований, которая изучает эффекты на стыке ядерной физики и физики высоких плотностей энергии (например, инициирование ядерных реакций, возбуждение высокоспиновых изомеров, создание источников нейтронов).
В настоящей работе было исследовано ускорение электронов на 1 ТВт Ti:Sa лазерной системе МГУ. Показано, что воздействие фемтосекундного лазерного импульса с интенсивностью $2\times 10^{18}-3\times 10^{19}$ Вт/см$^2$ на слой плазмы с электронной концентрацией порядка 10% от критической и длиной несколько сотен мкм приводит к генерации пучка электронов с зарядом в десятки-сотни пКл, экспоненциальным спектром со средней энергией 2-3 МэВ, угловой шириной 0.1-0.3 рад в направлении распространения лазерного импульса. Ускорение электронов осуществляется гибридным механизмом прямое лазерное ускорение - самомодулированное кильватерное ускорение (DLA-SM-LWFA).
С использованием полученного пучка ускоренных электронов был создан и охарактеризован источник нейтронов на основе реакций фоторасщепления $(\gamma,n)$. Показано, что максимальный поток нейтронов составляет $\approx 10^5$ нейтронов/с$\cdot$ срад при эффективности $\approx 10^6$ нейтронов/Дж лазерного излучения. При сохранении эффективности и увеличении заряда ускоренных электронов в 10 раз поток нейтронов будет достаточным для ряда приложений. Такое увеличение заряда может быть достигнуто увеличением энергии основного лазерного импульса всего в 2 раза. Также было продемонстрировано, что регистрация числа генерируемых нейтронов в эксперименте может быть использована для оценки заряда и средней энергии ускоренных электронов. Полученные значения хорошо согласуются со значениями, измеренными стандартными средствами диагностики пучка.
| Young scientist paper | Yes |
|---|
