强流粒子束在稠密等离子体中输运的理论和数值模拟研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    11075105
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    46.0万
  • 负责人：
    盛政明
  • 依托单位：
    上海交通大学
  • 学科分类：
    A2906.高能量密度物理
  • 结题年份：
    2013
  • 批准年份：
    2010
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2011-01-01 至2013-12-31

项目摘要

强流粒子束在稠密等离子体中的传输是快点火聚变方案和高能量密度物理中具有挑战性的前沿课题。本项目拟通过解析理论和数值模拟，系统地研究强流电子束和质子束在稠密背景等离子体输运中的双流不稳定、成丝不稳定、以及双流-成丝混合不稳定性各自的线性演化和准线性演化过程，以及他们之间的竞争。对于输运中的碰撞效应，我们将采用比Krook碰撞算子更精确的算子来描述。同时发展包含两体碰撞的并行化全相对论三维粒子模拟（PIC）程序，将理论分析和数值模拟进行相互验证,并用后者来研究上述不稳定发展后期的非线性演化过程。上述研究一方面使我们对高能强流粒子束在稠密等离子体中的传输获得比较全面的认识，另一方面也将为快点火方案中驱动器参数设计以及聚变靶结构的设计提供重要借鉴。深入开展这项工作，对揭示一些天体物理现象中的物理机制譬如Gamma爆产生、宇宙高能粒子产生、天体等离子体中磁场产生等也具有重要意义。

结项摘要

本项目较系统地研究强流电子束在稠密背景等离子体输运。这是最近10多年在高能量密度物理领域受到极大关注的问题，不仅与快点火激光核聚变密切相关，也与天体物理环境中高能粒子、强磁场产生机制相关。在本项目中，我们通过理论分析和数值模拟，深入研究了各种束-流不稳定，包括双流不稳定、成丝不稳定、以及双流-成丝混合不稳定性各自的线性演化和非线性演化、强磁场湍流产生；深入探讨了稠密等离子体中的碰撞效应、温度效应对束流不稳定性的影响；研究了与束流传输有关的电磁辐射产生以及粒子加速现象。我们的研究不仅是理论和数值模拟结合，也与一些实验研究结合。重要结果之一是首次揭示了其中强激光产生的粒子束在稠密等离子体中传输过程中强磁场湍流现象，发表在美国科学院院刊PNAS，并被PNAS作为亮点报道。重要结果之二是首次提出产生强流超短阿秒电子束的理论方案，发表在美国物理评论快报（PRL）。本项目的主要研究结果都公开发表在国内外专业学术刊物。上述研究不仅是对理解强流粒子束在稠密等离子体中物理过程的极大提升，对激光核聚变、利用激光等离子体实验模拟天体物理现象观察都有参考意义。

项目成果

期刊论文数量（17）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Collisional effects on the relativistic current-filamentation instability in dense plasmas
碰撞对稠密等离子体中相对论电流丝不稳定性的影响
  • DOI：
    10.1017/s0263034613000803
  • 发表时间：
    2014-03
  • 期刊：
    Laser and Particle Beams
  • 影响因子：
    0.9
  • 作者：
    B. Hao, Z.M. Sheng, Y.T. Li, J. Zhang
  • 通讯作者：
    B. Hao, Z.M. Sheng, Y.T. Li, J. Zhang
Direct observation of turbulent magnetic fields in hot, dense laser produced plasmas
直接观察热致密激光产生的等离子体中的湍流磁场
  • DOI：
    10.1073/pnas.1200753109
  • 发表时间：
    2012-05-22
  • 期刊：
    PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA
  • 影响因子：
    11.1
  • 作者：
    Mondal, Sudipta;Narayanan, V.;Kumar, G. Ravindra
  • 通讯作者：
    Kumar, G. Ravindra
Exact solution of the vectorial field structure of a light beam
光束矢量场结构的精确解
  • DOI：
    10.1016/j.optcom.2011.06.031
  • 发表时间：
    2011-09
  • 期刊：
    Optics Communications
  • 影响因子：
    2.4
  • 作者：
    Liu, Jin-Lu;Sheng, Zheng-Ming;Zheng, Jun
  • 通讯作者：
    Zheng, Jun
Critical Initial Amplitude of Langmuir Wave Damping
朗缪尔波阻尼的临界初始振幅
  • DOI：
    10.1088/1009-0630/14/3/01
  • 发表时间：
    2012-03
  • 期刊：
    Plasma Science and Technology
  • 影响因子：
    1.7
  • 作者：
    Xu Hui;Sheng Zhengming
  • 通讯作者：
    Sheng Zhengming
Direct observation of ultrafast surface transport of laser-driven fast electrons in a solid target
直接观察固体靶中激光驱动的快电子的超快表面传输
  • DOI：
    10.1063/1.4830101
  • 发表时间：
    2013-11-01
  • 期刊：
    PHYSICS OF PLASMAS
  • 影响因子：
    2.2
  • 作者：
    Singh, Prashant Kumar;Cui, Y. Q.;Kumar, G. Ravindra
  • 通讯作者：
    Kumar, G. Ravindra

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其他文献

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  • 发表时间：
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  • 期刊：
    物理学报
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  • 作者：
    於陆勒;盛政明;张杰
  • 通讯作者：
    张杰

其他文献

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盛政明的其他基金

等离子体对强激光调控物理及其应用研究
  • 批准号：
    12135009
  • 批准年份：
    2021
  • 资助金额：
    313 万元
  • 项目类别：
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多光束激光等离子体不稳定发展和控制研究
  • 批准号：
    11775144
  • 批准年份：
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相似国自然基金

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相似海外基金

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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