Оптимизация выхода низкопороговых ядерных реакций под действием протонов, ускоренных с использованием тераваттного фемтосекундного лазера

Аннотация: Рассмотрена возможность осуществления с помощью тераваттных фемтосекундных лазерных систем ядерных реакций с низким энергетическим порогом на примере реакций ¹¹B(p, α)2α и ⁷Li(p, n)⁷Be, используемых для безнейтронного термоядерного синтеза и получения пучков нейтронов. На основе литературных данных о зависимостях средней энергии и энергии отсечки в спектре лазерно-ускоренных протонов от интенсивности лазерного излучения и энергии лазерного импульса получена оценка ожидаемого числа регистрируемых событий в зависимости от интенсивности лазерного излучения в достижимом для компактных настольных лазерных систем тераваттного уровня мощности диапазоне интенсивностей. Показано, что оптимальные интенсивности для наблюдения рассматриваемых реакций лежат в диапазоне (1 – 5) × 10¹⁹ Вт/см², при этом полное число вторичных частиц на 1 ТВт пиковой мощности может достигать 10⁶ и 10⁸ для реакций ¹¹B(p, α)2α и ⁷Li(p, n)⁷Be соответственно.

Ключевые слова: тераваттная лазерная система, фемтосекундные лазерные импульсы, релятивистская интенсивность, ускорение электронов и ионов, ядерные реакции, ¹¹B(p, α)2α и ⁷Li(p, n)⁷Be, безнейтронная термоядерная реакция, направленный пучок нейтронов.