Аннотация:
Даётся краткий обзор недавних результатов теории и численного моделирования ускорения ионов из различных мишеней, облучаемых мощными фемтосекундными лазерными импульсами. Представленные результаты включают в себя оптимизацию лазер-плазменного ускорения ионов по толщине твердотельной мишени; новую зависимость энергии ускоренных протонов из полупрозрачной фольги от энергии падающего импульса; теоретическую модель разлёта плазменного слоя в вакуум при заданной температуре нагретых электронов, охватывающую произвольный режим ускорения частиц — от квазинейтрального растекания плазмы до кулоновского взрыва; аналитические теории релятивистского кулоновского взрыва сферической микромишени и радиального пондеромоторного ускорения ионов из лазерного канала в прозрачной плазме; результаты оптимизационных расчётов по наработке изотопов для медицины с помощью лазеров следующего поколения.
Основная часть исследований выполнена при поддержке грантами РФФИ (12-02-00231, 13-02-00426, 14-02-31407, 14-01-
00828, 14-29-09244-офи_м) и грантами Президента РФ при поддержке ведущих научных школ (НШ-1424.2014.2,
НШ-3003.2014.2), а часть, связанная с низкоплотными мишенями, — грантом РНФ 14-12-00194.
Образец цитирования:
В. Ю. Быченков, А. В. Брантов, Е. А. Говрас, В. Ф. Ковалёв, “Лазерное ускорение ионов: новые результаты, перспективы применения”, УФН, 185:1 (2015), 77–88; Phys. Usp., 58:1 (2015), 71–81
Artem V. Korzhimanov, “Model for Proton Acceleration in Strongly Self-Magnetized Sheath Produced by Ultra-High-Intensity Sub-Picosecond Laser Pulses”, QuBS, 9:1 (2025), 4
Jan Badziak, Jarosław Domański, “Acceleration of Heavy Ions by Ultrafast High-Peak-Power Lasers: Advances, Challenges, and Perspectives”, Photonics, 12:3 (2025), 184
S V Sazonov, “Quasi-classical dynamics of a charged particle under conditions of ionization losses in a weak magnetic field”, Laser Phys. Lett., 21:4 (2024), 045203
И. И. Метельский, В. Ф. Ковалев, В. Ю. Быченков, “Релятивистски-нелинейное резонансное поглощение и генерация гармоник электромагнитного излучения в неоднородной плазме”, УФН, 194:5 (2024), 457–494; I. I. Metelskii, V. F. Kovalev, V. Yu. Bychenkov, “Relativistic-nonlinear resonant absorption and generation of harmonics of electromagnetic radiation in an inhomogeneous plasma”, Phys. Usp., 67:5 (2024), 429–463
Gabdrakhmanov I.M. Govras E.A., “Analytical Model of the Coulomb Explosion of a Flat Uniform Target With Two Sorts of Ions”, Plasma Phys. Rep., 48:2 (2022), 155–169
Sun Zh., “Review: Production of Nuclear Medicine Radioisotopes With Ultra-Intense Lasers”, AIP Adv., 11:4 (2021), 040701
К. А. Иванов, С. А. Шуляпов, Д. А. Горлова, И. М. Мордвинцев, И. Н. Цымбалов, А. Б. Савельев, “Роль контраста релятивистского фемтосекундного лазерного импульса при его взаимодействии со сплошными и структурированными мишенями”, Квантовая электроника, 51:9 (2021), 768–794; K. A. Ivanov, S. A. Shulyapov, D. A. Gorlova, I. M. Mordvintsev, I. N. Tsymbalov, A. B. Savel'ev, “Role of contrast of a relativistic femtosecond laser pulse interacting with solid and structured targets”, Quantum Electron., 51:9 (2021), 768–794
В. Г. Недорезов, С. Г. Рыкованов, А. Б. Савельев, “Ядерная фотоника: результаты и перспективы”, УФН, 191:12 (2021), 1281–1306; V. G. Nedorezov, S. G. Rykovanov, A. B. Savel'ev, “Nuclear photonics: results and prospects”, Phys. Usp., 64:12 (2021), 1214–1237
N. N. Rosanov, N. V. Vysotina, “Direct acceleration of a charge in vacuum by linearly polarized radiation pulses”, J. Exp. Theor. Phys., 130:1 (2020), 52–55
Р. М. Архипов, М. В. Архипов, Н. Н. Розанов, “Униполярный свет: существование, получение, распространение, воздействие на микрообъекты”, Квантовая электроника, 50:9 (2020), 801–815; R. M. Arkhipov, M. V. Arkhipov, N. N. Rosanov, “Unipolar light: existence, generation, propagation, and impact on microobjects”, Quantum Electron., 50:9 (2020), 801–815
Н. А. Михейцев, А. В. Коржиманов, “Влияние конечности массы ионов на эффект релятивистской самоиндуцированной прозрачности плазменных слоев с резкой границей”, Квантовая электроника, 50:8 (2020), 776–781; N. A. Mikheitsev, A. V. Korzhimanov, “Effect of finite ion mass on relativistic self-induced transparency of plasma layers with a sharp boundary”, Quantum Electron., 50:8 (2020), 776–781
E. A. Govras, V. Yu. Bychenkov, “Spectral-dynamic model of the hot plasma layer expansion”, J. Exp. Theor. Phys., 128:1 (2019), 133–157
B. S. Zerbe, X. Xiang, C.-Y. Ruan, S. M. Lund, P. M. Duxbury, “Dynamical bunching and density peaks in expanding Coulomb clouds”, Phys. Rev. Accel. Beams, 21:6 (2018), 064201
Bychenkov V.Yu., Brantov A.V., Govras E.A., “Comparative Study of Ion Acceleration By Linearly Polarized Laser Pulses From Optimized Targets of Solid and Near-Critical Density”, Plasma Phys. Control. Fusion, 58:3, SI (2016), 034022
С. А. Пикуз мл., И. Ю. Скобелев, А. Я. Фаенов, Я. С. Лавриненко, В. С. Беляев, В. Ю. Клюшников, А. П. Матафонов, А. С. Русецкий, С. Н. Рязанцев, А. В. Бахмутова, “Твердотельные трековые детекторы в исследованиях лазерной плазмы”, ТВТ, 54:3 (2016), 453–474; S. A. Pikuz jr., I. Yu. Skobelev, A. Ya. Faenov, Ya. S. Lavrinenko, V. S. Belyaev, V. Yu. Klyushnikov, A. P. Matafonov, A. S. Rusetskii, S. N. Ryazantsev, A. V. Bakhmutova, “Solid-body track detectors in laser plasma investigations”, High Temperature, 54:3 (2016), 428–446
I. A. Surmin, S. I. Bastrakov, E. S. Efimenko, A. A. Gonoskov, A. V. Korzhimanov, I. B. Meyerov, “Particle-in-Cell laser-plasma simulation on Xeon Phi coprocessors”, Computer Physics Communications, 202 (2016), 204–210
V.D. Zvorykin, A.A. Ionin, A.O. Levchenko, L.V. Seleznev, A.V. Shutov, “Multiple filamentation of supercritical UV laser beam in atmospheric air”, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 2015
Н. А. Винокуров, Е. Б. Левичев, “Ондуляторы и вигглеры для генерации излучения и других применений”, УФН, 185:9 (2015), 917–939; N. A. Vinokurov, E. B. Levichev, “Undulators and wigglers for the production of radiation and other applications”, Phys. Usp., 58:9 (2015), 850–871