Ultra-intense laser interaction with nanostructured near-critical plasmas.
Ultra-intense laser interaction with nanostructured near-critical plasmas.
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DOI：
10.1038/s41598-018-22147-6
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发表时间：
2018-03-01
影响因子：
4.6
通讯作者：
Passoni M
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Fedeli L;Formenti A;Cialfi L;Pazzaglia A;Passoni M
在超高激光强度（I > 1018 W/cm 2）下辐照的近临界等离子体允许改进激光驱动的粒子和辐射源的性能，并探索具有巨大天体物理学意义的场景。具有可控特性的近临界等离子体可以通过纳米结构的低密度材料获得。通过3D Particle-In-Cell模拟，我们研究了真实的纳米结构如何影响超强激光与具有近临界平均电子密度的等离子体的相互作用。我们发现，纳米结构的存在强烈地降低了脉冲极化的影响，并提高了离子群体吸收的能量，同时通常导致相对于均匀的近临界等离子体的电子温度的显着降低。我们还观察到的纳米结构形态的影响。这些结果是相关的基本理解和预见的应用程序的激光等离子体相互作用在近临界制度。
Near-critical plasmas irradiated at ultra-high laser intensities (I > 1018W/cm2) allow to improve the performances of laser-driven particle and radiation sources and to explore scenarios of great astrophysical interest. Near-critical plasmas with controlled properties can be obtained with nanostructured low-density materials. By means of 3D Particle-In-Cell simulations, we investigate how realistic nanostructures influence the interaction of an ultra-intense laser with a plasma having a near-critical average electron density. We find that the presence of a nanostructure strongly reduces the effect of pulse polarization and enhances the energy absorbed by the ion population, while generally leading to a significant decrease of the electron temperature with respect to a homogeneous near-critical plasma. We also observe an effect of the nanostructure morphology. These results are relevant both for a fundamental understanding and for the foreseen applications of laser-plasma interaction in the near-critical regime.
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