高强度激光-等离子体相互作用中径向Weibel不稳定性实验观测与计算建模

当相对论强度激光与固体密度靶表面相互作用时，超热电子电流在穿过体靶热电子群体传播时会遭受Weibel不稳定性丝化。我们展示了由短脉冲高强度激光辐照引发的薄亚微米片内径向电离前沿膨胀与Weibel不稳定性丝化的时间分辨阴影成像。相互作用的高时间（100 fs）和空间（1 $\mu$m）分辨率阴影成像揭示了激光-靶相互作用周围120 $\mu$m直径区域内电离前沿的相对论膨胀，模拟证实其以 $0.77c$ 膨胀，其中 $c$ 为光速。片内丝化持续数皮秒，并为纳秒时间尺度上的最终复合与加热动力学播下种子。我们进行了粒子在胞模拟以阐明导致临界表面径向膨胀的电子动力学。计算结果表明，电离膨胀源于膨胀热电子群体的场电离。膨胀内的丝化由Weibel不稳定性引起，该不稳定性由存在的磁场所支撑。