Аннотация: С помощью методов машинного обучения на основе самоорганизующихся карт Кохонена проведены анализ и классификация результатов численного моделирования ускорения электронов при взаимодействии мощного лазерного излучения с плазмой. Методом частиц в ячейках (particle-in-cell, PIC) выполнено трехмерное моделирование взаимодействия в широких диапазонах параметров (интенсивность лазерного излучения и концентрация плазмы). Для каждого набора параметров найден спектр ускоренных электронов, на основе которого вычислены заряд, средняя энергия и относительный разброс по энергии ускоренных электронов. С использованием полученных величин в качестве входных параметров карты проведена классификация различных режимов ускорения. Разработанная схема может применяться для выявления оптимальных режимов ускорения в более реалистичных условиях с учетом большего числа параметров.

Ключевые слова: лазерная плазма, плазменные методы ускорения, численное моделирование на основе метода частиц в ячейках, методы машинного обучения, нейронные сети, самоорганизующиеся карты Кохонена.

Аннотация: С помощью численного моделирования методом частиц в ячейках рассмотрена генерация ИК излучения при взаимодействии мощного предельно короткого лазерного импульса с газовой струей. Параметры лазерного импульса соответствуют возможностям субпетаваттной лазерной установки PEARL в Нижнем Новгороде (Россия) при использовании метода сжатия после компрессора (CafCA). Продемонстрировано, что порядка 1% энергии может быть сконвертировано в излучение в диапазоне длин волн 5–10 мкм.

Ключевые слова: ИК излучение, кильватерная волна, сильно нелинейный режим, метод частиц в ячейках.

Аннотация: На пикосекундной лазерной установке исследована генерация релятивистских электронных пучков в пустотелых стеклянных капиллярах. Плазменная среда внутри капилляра формировалась в результате абляции его внутренних стенок под действием специально сформированного предымпульса. В экспериментах зарегистрированы пучки электронов с углом раствора ~40 мрад, экспоненциальным энергетическим спектром с максимальной энергией около 20 МэВ и суммарным зарядом в пучке ~0.2 нКл.

Ключевые слова: пикосекундный лазерный импульс, предымпульс, пустотелый капилляр, релятивистские электроны, электронный магнитный спектрометр.

Поступила в редакцию: 13.07.2021

Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:9, 846–849

Аннотация: Исследован процесс многостадийного ускорения поляризованных электронов в кильватерном поле релятивистского фемтосекундного лазерного импульса. Продемонстрирован основной механизм роста эмиттанса бесконечно короткого пучка электронов при умеренно нелинейном режиме лазерно-плазменного ускорения. Определены основные условия подбора начальных параметров сгустка электронов, позволяющие минимизировать перемешивание фаз бетатронных колебаний частиц в срезе пучка и рост эмиттанса в процессе ускорения. Изучен метод плавного ввода электронного сгустка в ускорительную стадию и плавного вывода его из нее, позволяющий сохранить основные характеристики пучка, такие как эмиттанс и поляризация, для дальнейшей транспортировки и ускорения частиц. Проведено исследование влияния силы радиационного трения и механизма радиационной поляризации на процесс деполяризации частиц при ускорении до энергий ~4 ТэВ в модельных полях, характерных для умеренно нелинейного и сильно нелинейного режимов лазерно-плазменного ускорения.

Ключевые слова: радиационная поляризация, прецессия спина, лазерно-плазменное ускорение, многостадийное ускорение, динамика эмиттанса.

Аннотация: Аналитическими методами исследованы свойства кильватерной волны, возбуждаемой релятивистским лазерным импульсом при прохождении через размытую границу однородной плазмы. Установлено, что на плато плотности плазмы вблизи ее границы кильватерная волна не является регулярной и ее фазовая скорость зависит от пространственной координаты. Показано, что процесс опрокидывания кильватерной волны является пороговым по энергии осцилляции электронов; определено влияние параметров переходного слоя на процесс опрокидывания кильватерной волны.

Ключевые слова: лазерный импульс, кильватерная волна, фазовая скорость, осцилляции электронов, неоднородная плазма.