强激光与等离子体相互作用中强磁场的产生和应用研究

Study on the generation and applications of ultrahigh magnetic fields driven by strong laser pulse interacting with matter is one of the most important physics issues in inertial confinement fusion and high energy density physics. In this proposal, we focus on the new generation mechanisms of ultrahigh magnetic fields, and the important applications of these ultrahigh magnetic fields. Topics to be addressed include: 1) The establishment of the theoretical models and numerical methods that are suitable for the researches of the ultrahigh magnetic field physics under extreme conditions, and the study on the new generation mechanisms of ultrahigh magnetic fields and the resulting new physics; 2) The analysis of magnetic effects on the laser anomalous absorption mechanism, plasma density distribution, parametric instabilities, electron heat transport, and so on. 3) The analysis of the magnetic effects on the generation and transport of relativistic electron beams in ultra-intense laser plasma interaction; 4) Based on the researches of the magnetic field physics, to find the new way and new methods for improvement of the laser coupling efficiency in inertial confinement fusion. This proposal complements ongoing efforts to the solution of the crucial problems in inertial confinement fusion, and improvement of the knowledge of laser driven particle accelerator, X-ray source and inertial confinement fusion.

强激光与等离子体相互作用中强磁场物理研究是惯性约束聚变和高能量密度物理中的重要物理问题之一。本项目将围绕强磁场的产生新方法、以及强磁场在惯性约束聚变和高能量密度物理等领域中的重要应用开展研究。内容包括：发展适用于极端条件下强磁场物理研究的理论模型和数值方法，研究强磁场的产生新方法及其引发的新物理问题；分析强磁场对惯性约束聚变中激光反常吸收机制、等离子体流场分布、参量不稳定性和电子热传导物理过程等的影响规律；研究强磁场对超强激光与等离子体相互作用中相对论电子产生和输运的影响规律和定标关系；以强磁场物理效应为突破口，深入研究提高惯性约束聚变中激光耦合效率的新途径。本项目研究结果将有助于惯性约束聚变等重大科学问题中一些关键问题的解决，有助于提高对激光驱动高能粒子加速器、X射线源和惯性约束聚变等应用中的一些重要物理规律的认识。

强激光辐照下的强磁场物理研究是惯性约束聚变和高能量密度物理中的重要物理问题之一。本项目将围绕强磁场的产生新方法、以及强磁场在惯性约束聚变和高能量密度物理等重要领域中的应用开展研究。主要内容包括：发展适用于极端条件下强磁场物理研究的理论模型和数值方法，研究强磁场的产生新方法及其引发的新物理问题；相继研究了强磁场辅助激光驱动高能离子源，内爆过程质子照相以及电磁场对能量输运影响研究，强磁场辅助产生高亮Gamma射线源，离化对磁偶极子产生及激光传播的影响，ICF黑腔中无碰撞冲击波导致的反常中子产生，超强超短脉冲与线圈靶相互作用驱动强磁场的产生；以强磁场物理效应为突破口，深入研究提高惯性约束聚变中激光耦合效率的新途径。本项目研究结果将有助于惯性约束聚变等重大科学问题中一些关键问题的解决，有助于提高对激光驱动高能粒子加速器、X射线源和惯性约束聚变等应用中的一些重要物理规律的认识。