ЦИЭС - xcels

133
В то же время, несмотря на относительный успех схемы TNSA, при больших
интенсивностях более эффективными, по всей видимости, являются другие
схемы, большинство из которых не может быть реализовано при малых
интенсивностях. Среди них следует особо отметить предложенную в 2004 году так
называемую схему лазерного поршня [53] (также её называют схемой светового
паруса или схемой ускорения световым давлением). Эта схема основана на
предложенной ещё в начале XX века идее ускорения тел под действием светового
давления. В предложенной изначально схеме тонкая фольга, состоящая из
водорода, облучается лазерным импульсом интенсивностью порядка 10 23 Вт/см 2 ,
в результате чего происходит вырывание сгустка плазмы, состоящей из
электронов и ионов, и ускорение его как целого до энергий протонов порядка
нескольких ГэВ (см. рис. 4.8).
Рис. 4.8. Моделирование процесса ускорения тонкой (10 нм) металлической фольги
световым давлением сверхмощного лазерного излучения. Слева – система в
начальный момент времени, справа – система в процессе ускорения. Зелёным
отображена плотность электронов, белым – плотность ионов, коричневым –
величина электромагнитного поля
В этой же работе была предложена простая модель ускорения ионного слоя,
основанная на предположении, что слой как целое ускоряется силой давления со
стороны лазерного импульса. При этом необходимо учесть, что в силу эффекта
Доплера отражённый импульс имеет значительно меньшую частоту, чем падающий,
поэтому при релятивистских скоростях слою может быть передано практически 100%
энергии падающего излучения. Оценка конечной энергии ионов в слое в зависимости
от времени ускорения для ультрарелятивистского случая имеет вид:
1
2
⎞3
L
kin
2
⎛ 3Et
Ei
() t ≈ mc
i ⎜ ⎟
⎝8π nlmc e i ⎠
где введены следующие обозначения: m
i
– масса ионов, E
L
– амплитуда
,
электрического поля в лазерном импульсе,
n
e
– первоначальная концентрация