基于强激光加载的温稠密物质温度诊断实验研究

Warm dense matter (WDM) is an extremely challenging area in the research field of high energy density physics (HEDP), and a series of questions were promoted in the research fields such as inertial fusion science and astrophysics. The temperature effect research has the characteristics of interdiscipline and multi-dimension, and the related temperature diagnostics is significative. The present project will adopt near plank radiation and keV X-rays, which are generated by the interaction of Shenguang high power laser with high Z material, to heat solid target to generate low and moderate-Z WDM. The reflectivity and X-ray absorption spectroscopy are used to study WDM temperature effect and develop temperature diagnostic technique. The evolution of transport properties and atom structure during the shock wave and isochoric heating will be studied. This work will improve the understanding of WDM under extreme state, lay the foundation of theoretical model, and promote the development of related fields.

温稠密物质是当前高能量密度物理研究中最具挑战性的研究对象之一，在惯性约束聚变与天体物理等领域提出了许多期待解决的问题，其温度效应研究具有跨学科、多尺度的特点，探索温度诊断技术具有重要基础研究意义与应用价值。本项目提出了利用神光高功率大能量激光与高Z材料作用所产生的近Plank辐射场和千电子伏硬X光为驱动源，通过与固体靶相互作用产生极端状态下的中低Z温稠密物质。通过发展探针激光反射率测量与X射线吸收光谱两种实验技术，结合理论模型开展温度效应研究，建立温度诊断方法，并获得温稠密物质在冲击加热与等容加热下的能量传导特性与原子结构特性的变化规律。本研究将有助于提高人们对温稠密物质在极端状态下物理规律的认识，为相关物理模型的建立打下实验基础，推动相关研究领域的发展。

温稠密物质是当前高能量密度物理研究中最具挑战性的研究对象之一，在惯性约束聚变与天体物理等领域提出了许多期待解决的问题，其温度效应研究具有跨学科、多尺度的特点，探索温度诊断技术具有重要基础研究意义与应用价值。. 本项研究首先在神光II装置上开展了温稠密KCl和Al等离子体X光吸收边特性实验研究。通过腔辐场烧蚀冲击波对撞压缩方式以及调控M带加热，产生了3-5倍固体密度的温稠密KCl和2倍固体密度的温稠密Al；利用短脉冲点背光配胶片晶体谱仪开展了高谱分辨的吸收边光谱测量，获得了温稠密物质在冲击对撞压缩过程中K壳层吸收边光谱的变化规律。通过拟合不同压缩阶段的吸收边宽度，得到了温稠密物质的温度，并与流体模拟得到的温度进行了比较，发现在不同的流体演化时刻 拟合得到的温度与流体模拟得到的温度一致。这个结果证明了在冲击压缩状态下可以利用Fermi能级展宽造成的吸收边展宽来进行温稠密物质的温度诊断。. 本项研究还在神光III原型装置上开展了基于反射率测量的温度诊断探索实验。实验中采用干净辐射源加载CH/Al/金刚石，利用VISAR诊断Al的反射率及后表面速度。通过分析波系相互作用，由界面速度推导Al的后表面密度。利用反射率测温方法由密度及反射率推导Al的冲击温度。通过比较实验结果与文献结果及模拟结果，验证了基于反射率测量诊断温度区间为0.1-1.0eV的温稠密物质的温度的可行性。.本研究将有助于提高温稠密物质在极端状态下温度诊断能力，为建立相关物理模型和状态方程的发展打下实验基础，推动未来的温稠密物质密度效应研究。