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高能量密度物理

2017-11-14 2页 doc 13KB 173阅读

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高能量密度物理高能量密度物理 11 3 所谓高能量密度,是指物质的能量密度超过10J/m,或等价于压力超过1百万巴(Mbar 51b=10pa)的极端物理条件。以往,这种极端的物理状态只存在于天体的恒星、行星的内部以及核武器的爆炸中。近年来激光、粒子束和Z,箍缩发生器能量、功率和高度的不断提高使得在实验室产生极高能量密度的实验条件成为可能,这种物质自身、与粒子束和辐射场的集体相互作用的内容非常丰富,形成一个称之为高能量密度(HEDP)物理学的新的物理学领域。这是一个充满新的物理现象和具有深刻和重要应用前景的领域,涉及到等离子体物理、物质...
高能量密度物理
高能量密度物理 11 3 所谓高能量密度,是指物质的能量密度超过10J/m,或等价于压力超过1百万巴(Mbar 51b=10pa)的极端物理条件。以往,这种极端的物理状态只存在于天体的恒星、行星的内部以及核武器的爆炸中。近年来激光、粒子束和Z,箍缩发生器能量、功率和高度的不断提高使得在实验室产生极高能量密度的实验条件成为可能,这种物质自身、与粒子束和辐射场的集体相互作用的内容非常丰富,形成一个称之为高能量密度(HEDP)物理学的新的物理学领域。这是一个充满新的物理现象和具有深刻和重要应用前景的领域,涉及到等离子体物理、物质科学、凝聚态物理、原子和分子物理等总众多研究领域,从宇宙的起源到粒子的基本结构,内涵广阔、意义重大。我国通过这些年所做的大量工作,已经具有了产生高能量密度的研究手段,在研究方面具备了一定规模,在理论研究、实验、数值模拟方面具备了一定基础。 113 高能量密度物理(HEDP)是研究能量密度超过10焦耳/米的极端条件下物质结构与特性及变化规律的科学,是近年发展起来的重要交叉前沿领域。HEDP的研究对惯性约束聚变、材料物理、天体物理、加速器物理、国防等具有极其重要的意义。近年来,随着高功率激光等脉冲功率技术的发展,在实验室产生高能量密度状态成为可能。HEDP研究在美国、欧洲、日本都得到了高度重视。我国也初步具备了开展此项研究的基础,但至今我国在这一领域还缺乏统一部署。本项目首次汇聚了我国激光等离子体、粒子加速器、高能天体和原子分子物理领域的科学家,计划利用国内和国外(重大国际合作)现有的高功率激光装置、加速器和高性能科学计算平台,对HEDP开展系统的研究。拟重点解决的科学问题和主要研究内容如下: 1(针对惯性约束聚变快点火中的核心物理问题,在目前可以达到的能量密度下,对强流粒子束的产生及其在高密度等离子体中的输运和能量沉积进行深入研究。重点研究束电流大于阿尔芬临界值的强流粒子束在等离子体中传输时诱生的强回流加热、Weibel不稳定性、粒子束成丝和融合等复杂的物理过程。 2(针对高能量密度物质状态诊断和在先进成像技术、超快相变等方面的重要应用,对MeV级超短单能电子束、高能质子束、相对论电子束和超强激光发生汤姆逊散射产生的单能定向X光子以及基于强激光的THz辐射产生等重要问题进行研究,并利用这些独具特色的光源和粒子源开展高能量密度条件下的超快物理过程诊断。 3(针对天体物理和国防有关的HEDP问题,对天体物理中的辐射不透明度、谱线证认、光电离过程、射/喷流、辐射流体力学不稳定性和湍动粘滞等重要问题进行研究。建立高能量密度物质结构理论模型,正确描述微观原子过程,精密计算宏观物性参数。 4(为了突破目前强激光极限功率密度的障碍,利用我们的创新概念和相关技术积累,探索远高于单路激光脉冲产生的聚焦功率的新方案;利用极高破坏阈值的等离子体光栅、等离子体反射镜等新概念光学元件,探索对高于目前极限功率密度的超强光场进行操控的新途径。 5(针对高能量密度物理的未来科学问题,发展适用于极强相对论光强下的理论模拟方法,开展大于Schwinger场对应的光场强度(~0.5x10^30W/cm^2)甚至更高强度下的真空击穿、正负电子对和其他较重的粒子对的产生、Unruh辐射以及其它极强非线性量子电动力学效应、甚至真空物理等问题的前瞻性研究。围绕这些科学问题,共设置如下5个研究课题: 1)强流粒子束的产生及其在高密度等离子体中的输运和能量沉积; 2)高能量密度物质状态和物理过程的先进诊断; 3)与天体物理和国防相关的若干高能量密度物理过程; 4)强激光的相干叠加和对超强光场的操控; 5)极端光场下的非线性量子电动力学效应的探索国际HEDP的研究正处于一个快速上升时期,我国应抓住这一难得机遇,根据我们的特点和相对优势,集中我国相关领域的优秀科学家,积极开展HEDP的理论与实验研究,在这一新兴的重要交叉前沿领域做出重要贡献。
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