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激光驱动的冲击波自生磁场以及外加磁场的冲击波放大研究

何民卿 董全力 盛政明 张杰

激光驱动的冲击波自生磁场以及外加磁场的冲击波放大研究

何民卿, 董全力, 盛政明, 张杰
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  • 冲击波是天体物理观测中常见的现象, 其对粒子的加速被认为是高能宇宙射线的来源. 宇宙中冲击波周围往往存在很强的磁场, 但人们对于此类强磁场的产生放大过程的理解并不充分. 本文利用二维粒子模拟程序研究了激光与磁化或者非磁化等离子体相互作用产生的冲击波现象, 给出了冲击波波前处磁场的产生放大特性. 研究发现, 作用过程中的自生磁场可以储存能量, 从而进一步加速电子; 当存在外加磁场时, 由冲击波加速的电子和离子的能量都比同条件下非磁化等离子体的能量高; 而且外加磁场藉由冲击波放大倍数则与其值有极大关系. 与天文观测中推断的磁场与背景磁场相比放大千倍这一研究结果的比较可以看出, 天体冲击波周围磁场放大主要是由局域内生磁场导致的.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 11305013, 11274152)、国家重点基础研究发展计划(批准号: 2013CBA01500)和国家高技术研究发展计划资助的课题.
    [1]

    Yuan D W, Li Y T 2015 Chin. Phys. B 24 015204

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    Wei M S, Mangles S P D, Najmudin Z, Walton B, Gopal A, Tatarakis M, Dangor A E, Clark E L, Evans R G, Fritzler S, Clarke R J, Hernandez-Gomez C, Neely D, Mori W, Tzoufras M, Krushelnick K 2004 Phys. Rev. Lett. 93 155003

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    Lee R E, Chapman S C, Dendy R O 2005 Phys. Plasma 12 012901

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    He M Q 2008 Ph. D. Dissertation (Beijing: Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences) (in Chinese) [何民卿 2008 博士学位论文 (北京: 中国科学院物理研究所)]

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    Clark E L, Krushelnick K, Davies J R, Zepf M, Tatarakis M, Beg F N, Machacek A, Norreys P A, Santala M I K, Watts I, Dangor A E 2000 Phys. Rev. Lett. 84 670

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出版历程
  • 收稿日期:  2014-11-27
  • 修回日期:  2014-12-08
  • 刊出日期:  2015-05-20

激光驱动的冲击波自生磁场以及外加磁场的冲击波放大研究

  • 1. 中国科学院物理研究所, 北京凝聚态物理国家实验室, 北京 100190;
  • 2. 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094;
  • 3. 鲁东大学物理与光电工程学院, 烟台 260405;
  • 4. 上海交通大学物理系, 激光等离子体教育部重点实验室, 上海 200240
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 11305013, 11274152)、国家重点基础研究发展计划(批准号: 2013CBA01500)和国家高技术研究发展计划资助的课题.

摘要: 冲击波是天体物理观测中常见的现象, 其对粒子的加速被认为是高能宇宙射线的来源. 宇宙中冲击波周围往往存在很强的磁场, 但人们对于此类强磁场的产生放大过程的理解并不充分. 本文利用二维粒子模拟程序研究了激光与磁化或者非磁化等离子体相互作用产生的冲击波现象, 给出了冲击波波前处磁场的产生放大特性. 研究发现, 作用过程中的自生磁场可以储存能量, 从而进一步加速电子; 当存在外加磁场时, 由冲击波加速的电子和离子的能量都比同条件下非磁化等离子体的能量高; 而且外加磁场藉由冲击波放大倍数则与其值有极大关系. 与天文观测中推断的磁场与背景磁场相比放大千倍这一研究结果的比较可以看出, 天体冲击波周围磁场放大主要是由局域内生磁场导致的.

English Abstract

参考文献 (45)

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