超短超强激光脉冲驱动等离子体波加速电子方案以及最新研究进展

随着超短超强脉冲激光技术的发展，人们可以在台面尺度获得光强超过10¹⁸W·cm^-2、脉宽小于100fs的超短脉冲激光.这种超短脉冲激光很容易把初始静止的电子加速到相对论能量.而更重要的是超短激光脉冲可以通过其有质动力激发大振幅的等离子体波（称为激光尾波场），把电子加速到更高的能量.其加速梯度可达到100GeV·m^-1，即在1mm的空间尺度把等离子体电子加速到100MeV.国际上4个实验室在2004年报道通过激光尾波场加速获得能量单色性以及方向性极好的电子束，使人们看到了激光尾波场加速电子的实际应用前景.文中简要介绍等离子体中激光尾波场加速电子的物理机制和方案、及该领域的最新进展和展望.     

单层流先锋孤立子生成问题中的尾波列生成

根据whitham平均方法提出了单层流先锋孤立子生成中尾波列生成的理\r 论．尾波列的群特征是由无源项的单层流fKdV方程的演化方程组来表征．基于该 演化方程组理论上求得了尾波列的群速度和尾波列生成的一个理论解．在实验室坐\r 标中对单层流的fKdV方程进行了数值模拟．结果表明,理论和数值结果之间有很好 的一致性．     

小应力扰动下岩石弹性波速变化的波形检测

弹性波速变化能够反映岩石内部结构和应力的变化,成为工程结构监测的重要基础,其关键是实现小应力扰动下的高精度检测。在室内建立一套试验测量系统,对3类岩石的6块样品进行单轴压缩试验,同步记录小应力作用下岩石的应变、声发射及超声波波形。分析岩石非均质引起的多次散射波(尾波)特性,利用尾波干涉测量实现波速变化的高精度波形检测,发展小应力扰动下岩石弹性波速变化的检测方法,并对尾波波速随应力的变化规律进行分析。结果表明:尾波干涉测量可以实现小应力扰动下的高精度动态监测,具有对岩体扰动小、灵敏度高、稳定性好、操作简单的优点;所提方法应用的条件是介质散射强度高,尾波较为发育,观测系统重复性好;尾波波速随应力的相对变化率dv/v是岩石损伤状态的一种表征,尾波波速变化具有记忆效应;与声发射相比,所提方法稳定,易识别,可用于岩心地应力测试。     

滇南、滇西南地区尾波Q_c值研究

利用滇南、滇西南地区14个数字地震台站记录到的2005年1月至2010年9月间的ML≥2.5级地震数字波形资料,采用Aki单次散射模型,计算了台站周围50 km范围内共283条地震记录的尾波Qc和Q0值.结果表明:滇南地区尾波Qc值与频率的关系为Qc(f)=65.7 f0.83;滇西南地区Qc值与频率的关系为Qc(f)=64.5 f0.903(沧源台除外).两区域平均Q0值相比云南其他构造活动强烈区域的Q0值稍高,但相比其他区域仍然偏低,属于较高构造活动地区.尾波衰减Qc-1值变化与云南武定地区和施甸地区的结果比较接近,具有构造运动活跃、地震活动较频繁的低Qc值特征.     

自注入电子束的加速及其对激光尾场的影响

在激光等离子体相互作用中对自注入电子束的加速及其对尾场的影响进行了理论研究.自注入电子束在空泡底部削弱了激光尾波静电场.随着自注入电子束电荷密度的增加,尾波场结构明显改变和空泡纵向变长.随后的鞘层电子须以较高的初始纵向动量才能自注入到不断演化的空泡尾场中.当自注入电子束的库仑场大于空泡内静电场时,该电子束将驱动等离子体尾波场.     

激光驱动产生正电子实验的数值模拟研究

激光尾波场电子束作用于固体金属靶产生正电子,是一种新兴的获取正电子的实验方法。文章对其实验方案进行详细地模拟分析。利用FLUKA蒙特卡罗程序开展数值模拟,研究激光尾波场正电子实验中靶材料的选择标准,提出引入平均角分布熵产额(mean angular entropy yield, MAEY)函数指标进行正电子的实验可用性评价;计算结果表明,原子序数高的固体金靶正电子产额和平均角分布熵产额均较高,正电子的可用性相对较好。对选用固体金靶的实验方案,构建蒙特卡罗物理模型开展模拟计算,研究正电子在输运过程中的空间分布特征;计算数据显示,金靶产生正电子的角分布范围在0°～70°之间,通过准直器后正电子数目减少到原来的1.05%,存在电子、光子和中子等干扰粒子,其中光子干扰最大,在通过偏转磁场后的正电子分布空间,光子密度仍比正电子密度高2个数量级。该文的研究对于激光驱动正电子实验固体靶材料的合理选用以及相关正电子测量与应用实验方案的优化设计具有一定的参考价值。