强激光驱动的梯度靶等离子块加速

来源：华东师范大学学报·哲学社会科学版杂志2025年第3期北京时间：

作者：黄渊凌, 王加祥

摘要：通过粒子(particle-in-cell, PIC)模拟技术, 提出了一种强激光 ($ {I}_{0} $ ~ 1018 W/cm2) 驱动的基于非对称内爆的梯度靶等离子体块加速新方案. 以质子靶为例, 首先给出均匀密度靶中等离子体内爆的特征, 以及靶厚、激光极化和脉冲长度等参数对内爆的影响; 在此基础上, 通过改变靶的密度梯度, 破坏引发内爆的有质动力势的对称性, 形成等离子体的非对称内爆. 与均匀密度靶中的对称内爆相比, 基于密度梯度靶的非对称内爆得到的等离子体块中的质子能量更高 (从10 keV量级提升到102 keV量级), 束流品质更好. 由于改进的质子能量正好处于质子-硼发生聚变反应的最大概率所在能区, 因此这一研究对于利用强激光驱动质子-硼聚变的方案有着重要的潜在应用价值.

关键词：等离子体块加速,强激光,等离子体内爆,质子-硼聚变,粒子模拟,

基金资助：上海市科委基础研究项目(18JC1412700)