由多台百兆级激光驱动的theta-pinch产生百吉特级磁场
等离子体物理
2025-11-10 v1
摘要
极高的轴向磁场超过百吉特 (GG) 级别被认为存在于中子星内部，这可能是这些天体内部结构的关键参数之一，并负责来自这些恒星的 X 射线和伽马射线辐射。本文我们展示，通过多台百兆级激光与带有中间圆柱微管的立方体实心靶标相互作用，可以产生此类超高磁场。我们发现，靶标表面的倾斜入射强激光可使产生的高能电子形成环形电流，随后在微管内部沿圆柱轴向诱导出种子磁场——当高能电子输运进入微管时。这种电流-场配置类似于theta-pinch 装置。当通过靶标正常电盆加速产生的高能电子和能量离子集中至微管轴线时，种子磁场将被显著放大。直到微管轴线附近的磁压与由高能电子和能量离子共同贡献的热压相当为止。随后，随着中心等离子体被磁压向外排出，一个极高密度的电子电流环形体将形成，进一步将磁场提升至超过GG水平。我们给出磁场强度随激光强度、脉冲持续时间、入射角和靶标尺寸的标度关系，并通过数值模拟进行验证，表明该方案具有鲁棒性。该方案适用于100太瓦级至百兆级飞秒或皮秒激光设施，采用多束线性偏振激光实现。
关键词
引用
@article{arxiv.2511.05276,
title = {Gigagauss magnetic fields generated via theta-pinching driven by multiple petawatt-class lasers},
author = {Huanyu Song and Zhengming Sheng and Linzheng Wang and Min Chen and Suming Weng and Masakatsu Murakami and Jie Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.05276},
year = {2025}
}