各向异性等离子体中电子热传导和电磁不稳定性的数值研究

In recent years，with the development of Chirped Pulse Amplification technique， laser pulses with focused intensities I=10^18-22 W/cm^2 and pulse width t<ps are available in many laboratories．The study of the interaction of ultrashort intense laser pulses with plasmas，which is motivated primarily by the fast ignition scheme of inertial confinement fusion，has received more and more attention. There are a lot of nonlinear phenomena in the interaction of ultra-intense ultra-short laser and underdense plasma. The investigation of the phenomena will be very useful for people to understand the mechanism of laser plasma interaction, At the same time, it has very important guidance meaning for the future experiment. The purpose of This thesis is: In order to understand the generation electromagnetic instability and electron thermal conduction characteristics in the process of the interaction between ultrashort intense laser pulses and plasma，the electron conduction and electromagnetic instability in anisotropic plasma under linear polarized high intense laser were estimated by means of electromagnetic relativistic particle-in cell program simulation

近年来，随着超短超强激光脉冲的迅猛发展和"快点火"研究的深入，超短超强激光脉冲与等离子体相互作用成为当前激光等离子体领域的一个研究热点。超短超强激光脉冲-等离子体相互作用过程中有着非常丰富的非线性物理现象,对这些现象的研究将有助于人们更全面更深入得理解激光-等离子体相互作用机制,同时对将来的实验具有重要的指导意义。本文的研究目的是：为了理解超短超强激光脉冲与等离子体相互作用中产生的电磁不稳定性机制和电子热传导特性，采用相对论电磁粒子模拟程序，在线性极化强激光入射下，对各向异性等离子体中电子热传导和电磁不稳定性进行数值研究

世界能源短缺、温室效应及能源战略安全等严峻挑战使得大规模发展可再生能源的需求日益迫切。此外，基于核裂变反应的核裂变能源也由于安全性和核废料的处理等问题而不尽如人意。因此，人类期待着新的能源的出现。受控热核聚变能源作为一种反应能释放巨大的能量, 同时干净、安全, 且以用之不竭的海水作为原料的新型能源受到了理论和实验研究者们的广泛关注。但激光核聚变过程中，由于强激光脉冲与靶等离子体相互作用中会产生自生磁场、电子热传导和各种不稳定性等因素，这些因素严重制约了蓬勃发展的激光惯性约束核聚变研究。为解决这些问题，研究者多年来进行了许多引人注目的实验和数值模拟研究，且取得了较好的成绩。这些研究成果不仅在惯性约束核聚变中的“快点火”和超热电子能量的传输、激光加速电子、质子和重离子，X射线源的探索等许多领域带来了新的希望以外，而且还极大地促进了新型粒子加速器、新型辐射源、质子射线照相、癌症治疗、超快物理成像、实验室天体物理学等领域的快速发展。本项目的主要工作为超强激光脉冲同等离子体相互作用产生高性能离子束的理论与数值模拟研究．主要包括四部份：（1）超短超强激光脉冲与等离子体相互作用的粒子模拟程序的编写；（2）超短超强激光脉冲与等离子体相互作用过程中的能量从高温低密度等离子体区输运到低温高密度区时的热能输运过程（3）超短超强激光脉冲与等离子体相互作用过程中的电子各向温度或者速度各项异性而导致的电磁不稳定性以及电磁不稳定引起的自生磁场对电子热传导的影响（4）电子热流变化率与自生磁场关系等问题.