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强激光产生的强磁场及其对弓激波的影响

李彦霏 李玉同 朱保君 袁大伟 李芳 张喆 仲佳勇 魏会冈 裴晓星 刘畅 原晓霞 赵家瑞 韩波 廖国前 鲁欣 华能 朱宝强 朱健强 方智恒 安红海 黄秀光 赵刚 张杰

强激光产生的强磁场及其对弓激波的影响

李彦霏, 李玉同, 朱保君, 袁大伟, 李芳, 张喆, 仲佳勇, 魏会冈, 裴晓星, 刘畅, 原晓霞, 赵家瑞, 韩波, 廖国前, 鲁欣, 华能, 朱宝强, 朱健强, 方智恒, 安红海, 黄秀光, 赵刚, 张杰
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  • 强激光照射金属线圈后,会在打靶点附近的背景等离子体中诱发冷电子的回流,在金属丝内形成强电流源,从而产生强磁场.本文利用神光II高功率激光器产生的强激光照射金属丝靶,产生了围绕金属丝的环形强磁场.利用B-dot对局域磁感应强度进行了测量,根据测量结果,结合三维模拟程序,反演得到磁场的空间分布.再利用强激光与CH平面靶相互作用产生的超音速等离子体撞击该金属丝,产生了弓激波.通过光学成像手段研究了磁场对冲击波的影响,发现磁场使得弓激波的轮廓变得不明显并且张角变大.同时,通过实验室天体物理定标率,将金属丝表面等离子参数变换到相应的天体参数中,结果证明利用该实验方法可以在实验室中产生类似太阳风的磁化等离子体.
      通信作者: 李玉同, ytli@iphy.ac.cn
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号:2013CBA01501)、国家自然科学基金(批准号:11135012,11375262,11520101003,11503041)和科学挑战计划(批准号:TZ2016005)资助的课题.
    [1]

    Zank G P 1999 Space Sci. Rev. 89 413

    [2]

    Yamada M, Kulsrud R, Ji H 2010 Rev. Mod. Phys. 82 603

    [3]

    Russell C T, Luhmann J G, Strangeway R J 2006 Planet. Space Sci. 54 1482

    [4]

    Zhang T L, Lu Q M, Baumjohann W, Russell C T, Fedorov A, Barabash S, Coates A J, Du A M, Cao J B, Nakamura R, Teh W L, Wang R S, Dou X K, Wang S, Glassmeier K H, Auster H U, Balikhin M 2012 Science 336 567

    [5]

    Mitchell C B 1998 Astrophys. J. 493 291

    [6]

    Rigby B J, Mainstone J S 1973 Planet. Space Sci. 21 499

    [7]

    Pudritz R E, Hardcastle M J, Gabuzda D C 2012 Space Sci. Rev. 169 27

    [8]

    Ciardi A, Vinci T, Fuchs J, Albertazzi B, Riconda C, Ppin H, Portugall O 2013 Phys. Rev. Lett. 110 025002

    [9]

    Zhong J Y, Li Y T, Wang X G, Wang J Q, Dong Q L, Xiao C J, Wang S J, Liu X, Zhang L, An L, Wang F L, Zhu J Q, Gu Y, He X T, Zhao G, Zhang J 2010 Nat. Phys. 6 984

    [10]

    Dong Q L, Wang S J, Lu Q M, Huang C, Yuan D W, Liu X, Lin X X, Li Y T, Wei H G, Zhong J Y, Shi J R, Jiang S E, Ding Y K, Jiang B B, Du K, He X T, Yu M Y, Liu C S, Wang S, Tang Y J, Zhu J Q, Zhao G, Sheng Z M, Zhang J 2012 Phys. Rev. Lett. 108 215001

    [11]

    Ryutov D D, Remington B A, Robey H F, Drake R P 2001 Phys. Plasmas 8 1804

    [12]

    Liu X, Li Y T, Zhang Y, Zhong J Y, Zheng W D, Dong Q L, Chen M, Zhao G, Sakawa Y, Morita T, Kuramitsu Y, Kato T N, Chen L M, Lu X, Ma J L, Wang W M, Sheng Z M, Takabe H, Rhee Y J, Ding Y K, Jiang S E, Liu S Y, Zhu J Q, Zhang J 2011 New J. Phys. 13 093001

    [13]

    Yuan D W, Wu J F, Li Y, Lu X, Zhong J, Yin C, Su L, Liao G, Wei H, Zhang K, Han B, Wang L, Jiang S, Du K, Ding Y, Zhu J, He X, Zhao G, Zhang J 2015 Astrophys. J. 815 46

    [14]

    Dong Q L, Wang S J, Li Y T, Zhang Y, Zhao J, Wei H G, Shi J R, Zhao G, Zhang J Y, Gu Y Q, Ding Y K, Wen T S, Zhang W H, Hu X, Liu S Y, Zhang L, Tang Y J, Zhang B H, Zheng Z J, Nishimura H, Fujioka S, Wang F L, Takabe H, Zhang J 2010 Phys. Plasmas 17 012701

    [15]

    Yuan D W, Li Y T, Liu X, Zhang Y, Zhong J Y, Zheng W D, Dong Q L, Chen M, Sakawa Y, Morita T, Kuramitsu Y, Kato T N, Takabe H, Rhee Y J, Zhu J Q, Zhao G, Zhang J 2013 High Energ. Dens. Phys. 9 239

    [16]

    Albertazzi B, Ciardi A, Nakatsutsumi M, Vinci T, Beard J, Bonito R, Billette J, Borghesi M, Burkley Z, Chen S N, Cowan T E, Herrmannsdorfer T, Higginson D P, Kroll F, Pikuz S A, Naughton K, Romagnani L, Riconda C, Revet G, Riquier R, Schlenvoigt H P, Skobelev I Y, Faenov A Y, Soloviev A, Huarte-Espinosa M, Frank A, Portugall O, Pepin H, Fuchs J 2014 Science 346 325

    [17]

    Fujioka S, Zhang Z, Ishihara K, Shigemori K, Hironaka Y, Johzaki T, Sunahara A, Yamamoto N, Nakashima H, Watanabe T, Shiraga H, Nishimura H, Azechi H 2013 Sci. Rep. 3 1170

    [18]

    Gao L, Ji H T, Fiksel G, Fox W, Evans M, Alfonso N 2016 Phys. Plasmas 23 043106

    [19]

    Pei X X, Zhong J Y, Sakawa Y, Zhang Z, Zhang K, Wei H G, Li Y T, Li Y F, Zhu B J, Sano T, Hara Y, Kondo S, Fujioka S, Liang G Y, Wang F L, Zhao G 2016 Phys. Plasmas 23 032125

    [20]

    Rosenberg M J, Li C K, Fox W, Igumenshchev I, Sguin F H, Town R P J, Frenje J A, Stoeckl C, Glebov V, Petrasso R D 2015 Phys. Plasmas 22 042703

    [21]

    Rosenberg M J, Li C K, Fox W, Igumenshchev I, Seguin F H, Town R P, Frenje J A, Stoeckl C, Glebov V, Petrasso R D 2015 Nat. Commun. 6 6190

    [22]

    Zhang K, Zhong J Y, Wang J Q, Pei X X, Wei H G, Yuan D W, Yang Z W, Wang C, Li F, Han B, Yin C L, Liao G Q, Fang Y, Yang S, Yuan X H, Sakawa Y, Morita T, Cao Z R, Jiang S E, Ding Y K, Kuramitsu Y, Liang G Y, Wang F L, Li Y T, Zhu J Q, Zhang J, Zhao G 2015 High Energ. Dens. Phys. 17, PartA 32

    [23]

    Nilson P, Willingale L, Kaluza M, Kamperidis C, Minardi S, Wei M, Fernandes P, Notley M, Bandyopadhyay S, Sherlock M, Kingham R, Tatarakis M, Najmudin Z, Rozmus W, Evans R, Haines M, Dangor A, Krushelnick K 2006 Phys. Rev. Lett. 97 255001

    [24]

    Li C K, Seguin F H, Frenje J A, Rygg J R, Petrasso R D, Town R P, Landen O L, Knauer J P, Smalyuk V A 2007 Phys. Rev. Lett. 99 055001

    [25]

    Zhong J Y, Lin J, Li Y T, Wang X, Li Y, Zhang K, Yuan D W, Ping Y L, Wei H G, Wang J Q, Su L N, Li F, Han B, Liao G Q, Yin C L, Fang Y, Yuan X, Wang C, Sun J R, Liang G Y, Wang F L, Ding Y K, He X T, Zhu J Q, Sheng Z M, Li G, Zhao G, Zhang J 2016 Astrophys. J. Suppl. Ser. 225 30

    [26]

    Zhu B J, Li Y T, Yuan D W, Li Y F, Li F, Liao G Q, Zhao J R, Zhong J Y, Xue F B, He S K, Wang W W, Lu F, Zhang F Q, Yang L, Zhou K N, Xie N, Hong W, Wei H G, Zhang K, Han B, Pei X X, Liu C, Zhang Z, Wang W M, Zhu J Q, Gu Y Q, Zhao Z Q, Zhang B H, Zhao G, Zhang J 2015 Appl. Phys. Lett. 107 261903

    [27]

    Landau L D, Lifshitz E M (translated by Li Z) 2013 Fluid Mechanics (Beijing: Higher Education Press) pp 359-411 (in Chinese) [朗道 L D, 栗弗席兹 E M 著 (李植 译) 2013 流体动力学(第五版) (北京: 高等教育出版社)第359411页]

    [28]

    Kuramitsu Y, Sakawa Y, Morita T, Gregory C D, Waugh J N, Dono S, Aoki H, Tanji H, Koenig M, Woolsey N, Takabe H 2011 Phys. Rev. Lett. 106 175002

  • [1]

    Zank G P 1999 Space Sci. Rev. 89 413

    [2]

    Yamada M, Kulsrud R, Ji H 2010 Rev. Mod. Phys. 82 603

    [3]

    Russell C T, Luhmann J G, Strangeway R J 2006 Planet. Space Sci. 54 1482

    [4]

    Zhang T L, Lu Q M, Baumjohann W, Russell C T, Fedorov A, Barabash S, Coates A J, Du A M, Cao J B, Nakamura R, Teh W L, Wang R S, Dou X K, Wang S, Glassmeier K H, Auster H U, Balikhin M 2012 Science 336 567

    [5]

    Mitchell C B 1998 Astrophys. J. 493 291

    [6]

    Rigby B J, Mainstone J S 1973 Planet. Space Sci. 21 499

    [7]

    Pudritz R E, Hardcastle M J, Gabuzda D C 2012 Space Sci. Rev. 169 27

    [8]

    Ciardi A, Vinci T, Fuchs J, Albertazzi B, Riconda C, Ppin H, Portugall O 2013 Phys. Rev. Lett. 110 025002

    [9]

    Zhong J Y, Li Y T, Wang X G, Wang J Q, Dong Q L, Xiao C J, Wang S J, Liu X, Zhang L, An L, Wang F L, Zhu J Q, Gu Y, He X T, Zhao G, Zhang J 2010 Nat. Phys. 6 984

    [10]

    Dong Q L, Wang S J, Lu Q M, Huang C, Yuan D W, Liu X, Lin X X, Li Y T, Wei H G, Zhong J Y, Shi J R, Jiang S E, Ding Y K, Jiang B B, Du K, He X T, Yu M Y, Liu C S, Wang S, Tang Y J, Zhu J Q, Zhao G, Sheng Z M, Zhang J 2012 Phys. Rev. Lett. 108 215001

    [11]

    Ryutov D D, Remington B A, Robey H F, Drake R P 2001 Phys. Plasmas 8 1804

    [12]

    Liu X, Li Y T, Zhang Y, Zhong J Y, Zheng W D, Dong Q L, Chen M, Zhao G, Sakawa Y, Morita T, Kuramitsu Y, Kato T N, Chen L M, Lu X, Ma J L, Wang W M, Sheng Z M, Takabe H, Rhee Y J, Ding Y K, Jiang S E, Liu S Y, Zhu J Q, Zhang J 2011 New J. Phys. 13 093001

    [13]

    Yuan D W, Wu J F, Li Y, Lu X, Zhong J, Yin C, Su L, Liao G, Wei H, Zhang K, Han B, Wang L, Jiang S, Du K, Ding Y, Zhu J, He X, Zhao G, Zhang J 2015 Astrophys. J. 815 46

    [14]

    Dong Q L, Wang S J, Li Y T, Zhang Y, Zhao J, Wei H G, Shi J R, Zhao G, Zhang J Y, Gu Y Q, Ding Y K, Wen T S, Zhang W H, Hu X, Liu S Y, Zhang L, Tang Y J, Zhang B H, Zheng Z J, Nishimura H, Fujioka S, Wang F L, Takabe H, Zhang J 2010 Phys. Plasmas 17 012701

    [15]

    Yuan D W, Li Y T, Liu X, Zhang Y, Zhong J Y, Zheng W D, Dong Q L, Chen M, Sakawa Y, Morita T, Kuramitsu Y, Kato T N, Takabe H, Rhee Y J, Zhu J Q, Zhao G, Zhang J 2013 High Energ. Dens. Phys. 9 239

    [16]

    Albertazzi B, Ciardi A, Nakatsutsumi M, Vinci T, Beard J, Bonito R, Billette J, Borghesi M, Burkley Z, Chen S N, Cowan T E, Herrmannsdorfer T, Higginson D P, Kroll F, Pikuz S A, Naughton K, Romagnani L, Riconda C, Revet G, Riquier R, Schlenvoigt H P, Skobelev I Y, Faenov A Y, Soloviev A, Huarte-Espinosa M, Frank A, Portugall O, Pepin H, Fuchs J 2014 Science 346 325

    [17]

    Fujioka S, Zhang Z, Ishihara K, Shigemori K, Hironaka Y, Johzaki T, Sunahara A, Yamamoto N, Nakashima H, Watanabe T, Shiraga H, Nishimura H, Azechi H 2013 Sci. Rep. 3 1170

    [18]

    Gao L, Ji H T, Fiksel G, Fox W, Evans M, Alfonso N 2016 Phys. Plasmas 23 043106

    [19]

    Pei X X, Zhong J Y, Sakawa Y, Zhang Z, Zhang K, Wei H G, Li Y T, Li Y F, Zhu B J, Sano T, Hara Y, Kondo S, Fujioka S, Liang G Y, Wang F L, Zhao G 2016 Phys. Plasmas 23 032125

    [20]

    Rosenberg M J, Li C K, Fox W, Igumenshchev I, Sguin F H, Town R P J, Frenje J A, Stoeckl C, Glebov V, Petrasso R D 2015 Phys. Plasmas 22 042703

    [21]

    Rosenberg M J, Li C K, Fox W, Igumenshchev I, Seguin F H, Town R P, Frenje J A, Stoeckl C, Glebov V, Petrasso R D 2015 Nat. Commun. 6 6190

    [22]

    Zhang K, Zhong J Y, Wang J Q, Pei X X, Wei H G, Yuan D W, Yang Z W, Wang C, Li F, Han B, Yin C L, Liao G Q, Fang Y, Yang S, Yuan X H, Sakawa Y, Morita T, Cao Z R, Jiang S E, Ding Y K, Kuramitsu Y, Liang G Y, Wang F L, Li Y T, Zhu J Q, Zhang J, Zhao G 2015 High Energ. Dens. Phys. 17, PartA 32

    [23]

    Nilson P, Willingale L, Kaluza M, Kamperidis C, Minardi S, Wei M, Fernandes P, Notley M, Bandyopadhyay S, Sherlock M, Kingham R, Tatarakis M, Najmudin Z, Rozmus W, Evans R, Haines M, Dangor A, Krushelnick K 2006 Phys. Rev. Lett. 97 255001

    [24]

    Li C K, Seguin F H, Frenje J A, Rygg J R, Petrasso R D, Town R P, Landen O L, Knauer J P, Smalyuk V A 2007 Phys. Rev. Lett. 99 055001

    [25]

    Zhong J Y, Lin J, Li Y T, Wang X, Li Y, Zhang K, Yuan D W, Ping Y L, Wei H G, Wang J Q, Su L N, Li F, Han B, Liao G Q, Yin C L, Fang Y, Yuan X, Wang C, Sun J R, Liang G Y, Wang F L, Ding Y K, He X T, Zhu J Q, Sheng Z M, Li G, Zhao G, Zhang J 2016 Astrophys. J. Suppl. Ser. 225 30

    [26]

    Zhu B J, Li Y T, Yuan D W, Li Y F, Li F, Liao G Q, Zhao J R, Zhong J Y, Xue F B, He S K, Wang W W, Lu F, Zhang F Q, Yang L, Zhou K N, Xie N, Hong W, Wei H G, Zhang K, Han B, Pei X X, Liu C, Zhang Z, Wang W M, Zhu J Q, Gu Y Q, Zhao Z Q, Zhang B H, Zhao G, Zhang J 2015 Appl. Phys. Lett. 107 261903

    [27]

    Landau L D, Lifshitz E M (translated by Li Z) 2013 Fluid Mechanics (Beijing: Higher Education Press) pp 359-411 (in Chinese) [朗道 L D, 栗弗席兹 E M 著 (李植 译) 2013 流体动力学(第五版) (北京: 高等教育出版社)第359411页]

    [28]

    Kuramitsu Y, Sakawa Y, Morita T, Gregory C D, Waugh J N, Dono S, Aoki H, Tanji H, Koenig M, Woolsey N, Takabe H 2011 Phys. Rev. Lett. 106 175002

  • [1] 何民卿, 董全力, 翁苏明, 陈民, 武慧春, 盛政明, 张杰. 强激光与稠密等离子体作用引起的冲击波加速离子的研究. 物理学报, 2009, 58(1): 363-372. doi: 10.7498/aps.58.363
    [2] 姜炜曼, 李玉同, 张喆, 朱保君, 张翌航, 袁大伟, 魏会冈, 梁贵云, 韩波, 刘畅, 原晓霞, 华能, 朱宝强, 朱健强, 方志恒, 王琛, 黄秀光, 张杰. 纳秒激光等离子体相互作用过程中激光强度对微波辐射影响的研究. 物理学报, 2019, 68(12): 125201. doi: 10.7498/aps.68.20190501
    [3] 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. 物理学报, 2015, 64(10): 105202. doi: 10.7498/aps.64.105202
    [4] 曾贵华, 诸鸿文, 徐至展. 欠稠密等离子体中诱发的偶次相对论谐波. 物理学报, 2001, 50(10): 1946-1949. doi: 10.7498/aps.50.1946
    [5] 陈如山, 杨 阳, 袁 洪, 杨宏伟. 各向异性磁化等离子体的SO-FDTD算法. 物理学报, 2007, 56(3): 1443-1446. doi: 10.7498/aps.56.1443
    [6] 周雯, 季珂, 陈鹤鸣. 基于平行磁控的磁化等离子体光子晶体THz波调制器. 物理学报, 2017, 66(5): 054210. doi: 10.7498/aps.66.054210
    [7] 唐德礼, 孙爱萍, 邱孝明. 均匀磁化等离子体与雷达波相互作用的数值分析. 物理学报, 2002, 51(8): 1724-1729. doi: 10.7498/aps.51.1724
    [8] 莫锦军, 袁乃昌, 刘少斌. 各向异性磁化等离子体JEC-FDTD算法. 物理学报, 2004, 53(3): 783-787. doi: 10.7498/aps.53.783
    [9] 原晓霞, 仲佳勇. 双等离子体团相互作用的磁流体力学模拟. 物理学报, 2017, 66(7): 075202. doi: 10.7498/aps.66.075202
    [10] 袁乃昌, 顾长青, 周建江, 刘少斌. 磁化等离子体光子晶体的FDTD分析. 物理学报, 2006, 55(3): 1283-1288. doi: 10.7498/aps.55.1283
    [11] 薄勇, 赵青, 罗先刚, 范佳, 刘颖, 刘建卫. 电磁波在时变磁化等离子体信道中通信性能的实验研究. 物理学报, 2016, 65(5): 055201. doi: 10.7498/aps.65.055201
    [12] 辛建婷, 谷渝秋, 李平, 罗炫, 蒋柏斌, 谭放, 韩丹, 巫殷忠, 赵宗清, 粟敬钦, 张保汉. 强激光加载下金属材料微喷回收诊断. 物理学报, 2012, 61(23): 236201. doi: 10.7498/aps.61.236201
    [13] 莫锦军, 袁乃昌, 刘少斌. 各向异性磁等离子体的辅助方程FDTD算法. 物理学报, 2004, 53(7): 2233-2236. doi: 10.7498/aps.53.2233
    [14] 袁学松, 鄢扬, 刘盛纲. 有限引导磁场下相对论环形电子注色散特性的研究. 物理学报, 2011, 60(1): 014102. doi: 10.7498/aps.60.014102
    [15] 辛建婷, 赵永强, 储根柏, 席涛, 税敏, 范伟, 何卫华, 谷渝秋. 强激光加载下锡材料微喷颗粒与气体混合回收实验研究及颗粒度分析. 物理学报, 2017, 66(18): 186201. doi: 10.7498/aps.66.186201
    [16] 黄仕华, 吴锋民. 外加静电场的聚焦激光脉冲真空加速电子方案. 物理学报, 2008, 57(12): 7680-7684. doi: 10.7498/aps.57.7680
    [17] 郭福明, 宋阳, 陈基根, 曾思良, 杨玉军. 含时量子蒙特卡罗方法研究两电子原子在强激光作用下电子的动力学行为. 物理学报, 2012, 61(16): 163203. doi: 10.7498/aps.61.163203
    [18] 杨利霞, 葛德彪, 魏 兵. 电各向异性色散介质电磁散射的三维递推卷积-时域有限差分方法分析. 物理学报, 2007, 56(8): 4509-4514. doi: 10.7498/aps.56.4509
    [19] 王飞, 魏兵. 电各向异性色散介质电磁散射时域有限差分分析的半解析递推卷积方法. 物理学报, 2013, 62(4): 044101. doi: 10.7498/aps.62.044101
    [20] 孙奇志, 方东凡, 刘伟, 秦卫东, 贾月松, 赵小明, 韩文辉. "荧光-1"实验装置物理设计. 物理学报, 2013, 62(7): 078407. doi: 10.7498/aps.62.078407
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-12-21
  • 修回日期:  2017-01-23
  • 刊出日期:  2017-05-05

强激光产生的强磁场及其对弓激波的影响

  • 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. 中国科学院国家天文台, 北京 100012;
  • 3. 北京师范大学天文系, 北京 100875;
  • 4. 中国科学院上海光学精密机械研究所, 高功率激光与物理国家实验室, 上海 201800;
  • 5. 中国工程物理研究院上海激光等离子体研究所, 上海 201800;
  • 6. 上海交通大学, 激光等离子体实验室(教育部), 物理与天文系, 上海 200240;
  • 7. 上海交通大学, IFSA协同创新中心, 上海 200240;
  • 8. 中国科学院大学物理科学学院, 北京 100049
  • 通信作者: 李玉同, ytli@iphy.ac.cn
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划(批准号:2013CBA01501)、国家自然科学基金(批准号:11135012,11375262,11520101003,11503041)和科学挑战计划(批准号:TZ2016005)资助的课题.

摘要: 强激光照射金属线圈后,会在打靶点附近的背景等离子体中诱发冷电子的回流,在金属丝内形成强电流源,从而产生强磁场.本文利用神光II高功率激光器产生的强激光照射金属丝靶,产生了围绕金属丝的环形强磁场.利用B-dot对局域磁感应强度进行了测量,根据测量结果,结合三维模拟程序,反演得到磁场的空间分布.再利用强激光与CH平面靶相互作用产生的超音速等离子体撞击该金属丝,产生了弓激波.通过光学成像手段研究了磁场对冲击波的影响,发现磁场使得弓激波的轮廓变得不明显并且张角变大.同时,通过实验室天体物理定标率,将金属丝表面等离子参数变换到相应的天体参数中,结果证明利用该实验方法可以在实验室中产生类似太阳风的磁化等离子体.

English Abstract

参考文献 (28)

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