ИСТИНА

Основной целью работ в 2010 году являлось исследование условий, при которых идея когерентного ускорения электронов нанопленки сверхмощными неадиабатическими лазерными импульсами может быть реализована экспериментально, а также сопутствующих процессов таких, как ускорение ионов при образовании релятивистских электронных зеркал. В проекте предложена новая концепция формирования короткого импульса или асимметричного импульса с крутым фронтом (необходимых для формирования релятивистских электронных зеркал), в которой используются плазменные слои с толщиной порядка длины волны лазера и плотностью, в 10-20 раз превышающей критическую. Такие слои позволяют практически полностью подавить часть фронта импульса с малой амплитудой, что выгодно отличает их от нанопленок. Обнаружен новый физический эффект, возникающий при шейпинге лазерного импульса с линейной поляризацией. Этот эффект состоит в увеличении амплитуды проходящего импульса вплоть до амплитуды падающего и даже больше. Возможным физическим механизмом, лежащим в основе этого эффекта может быть когерентное преобразование энергии продольных колебаний электронов (возбуждаемых фронтом падающего импульса) в поперечное электромагнитное поле из-за сильной нелинейности взаимодействия в присутствии магнитного поля падающего лазерного импульса. Исследованы характеристики пропускающего окна для различных параметров лазерного импульса и плазменного слоя. Проведено также исследование шейпинга циркулярно-поляризованных лазерных импульсов. Показано, что самосогласованная модель летящего зеркала, разработанная ранее в публикациях авторов проекта для нанопленок, может быть с успехом применена и для случая плазменных слоев с толщиной порядка длины волны. Это позволяет аналитически предсказывать форму прошедшего импульса. Все результаты проверены с помощью двумерного численного моделирования методом частиц. Было продолжено исследование ускорения ионов нанопленки лазерными импульсами с крутым фронтом. Найдены два физических механизма, ограничивающих максимальную энергию ионов. Ограничение может быть связано как с продольным возвратом электронов к начальному положению, так и с поперечным движением электронов вдоль поверхности нанопленки, что вызывает компенсацию заряда ионов. Построена аналитическая теория, описывающая оба механизма. Эта теории дает хорошее согласование с результатами двумерного численного моделирования методом частиц. И, наконец, была исследована схема ускорения ионов последовательностью лазерных импульсов небольшой амплитуды. Было показано, что при определенном интервале времени между ними энергия ионов может быть пропорциональна числу импульсов, что может иметь большое значение для практической реализации метода лазерной адронной терапии.