النمذجة الهيدروديناميكية لتأثيرات القوة الدافعة على ديناميكيات كثافة الإلكترون في تفاعلات الليزر والبلازما
##plugins.themes.bootstrap3.article.main##
الملخص
يتناول هذا العمل نمذجة حسابية عددية شاملة للعمليات الهيدروديناميكية والتفاعلات غير الخطية والمتشابكة بين البلازما وانفجارات الليزر عالية الكثافة (حيث تُعتبر ديناميكيات كثافة الإلكترونات ناتجة عن القوى البوندروموتيفية). استُخدمت في هذه الدراسة طرق عددية لنمذجة تفاعل الليزر مع البلازما باستخدام برنامجين هيدروديناميكيين نسبيين (RHD) للبلازما، مقترنين بمعادلات ماكسويل المعتمدة على الزمن، وذلك لحساب التطور المكاني والزماني لكثافة البلازما عند أطوال موجية مختلفة (أي أقل من 10⁻¹⁰ متر) كدالة لشدة الليزر (I، واط/سم²) التي تتراوح تقريبًا من 10¹⁵ إلى 10¹⁹ واط/سم². يدرس النموذج الأهمية النسبية لضغوط مائع الإلكترونات الحرارية والبوندروموتيفية، دون تقديم أي تبرير فيزيائي لجميع التصحيحات النسبية (مثل كتلة الإلكترون) أو تأثير المجالات الكهربائية الساكنة. كشفت المحاكاة (+) أنه في الظروف النسبية (I > 10^18 واط/سم²)، تكون القوة الدافعة هي المهيمنة، مما يؤدي إلى قذف عدد كبير من الإلكترونات من المنطقة المحيطة بنقطة تركيز الليزر (مما يُنشئ قناة بلازما ممتدة تُحدث تغيرًا مفاجئًا في كثافة الإلكترونات الحرة على سطح البلازما). وأشارت المحاكاة إلى وجود قيمة حرجة محددة جيدًا لليزر لإنتاج (أو ما يقارب إنتاج) منطقة شبيهة بالفراغ على طول محور شعاع الليزر المركز، مما يُسهم في تكوين منطقة الضوء البطيء ويعزز التركيز الذاتي لشعاع الليزر. (في حين أنه، (-) تبين أيضًا أن الزيادة الحادة في الكثافة المرتبطة بشعاع الليزر تُعدّ تعديلًا كبيرًا لكفاءة امتصاص الرنين. تُقدم هذه النتائج رؤى نظرية بالغة الأهمية لتحسين ترسيب طاقة الليزر لتطبيقات الاندماج بالقصور الذاتي (الإشعال السريع) وتسريع الليزر باستخدام مجال الموجة.
