相对论激光-纳米线阵列相互作用产生的长寿命高温高密度等离子体
等离子体物理
2025-10-16 v3 高能物理 - 实验
光学
摘要
由超强度激光束产生的高温高密度长寿命等离子体对激光驱动核物理、明亮硬 X 射线源和实验室天体物理学至关重要。我们报告了通过用超高峰值对比度、相对论性强飞秒激光脉冲辐照复合纳米线的周期性阵列，实验观测到了具有纳秒级寿命、近固体密度和 keV 级温度的等离子体。从纳米线表面延伸至约 1 毫米的喷流状等离子体结构被观测到，发出来自类氦 Ti 离子的 K 壳层辐射。高分辨率 X 射线光谱通过结合粒子网格（PIC）模拟的激光-等离子体相互作用与碰撞-辐射建模（FLYCHK）进行分析。结果表明，喷流由密度为 – cm、keV 量级温度的等离子体组成，持续数纳秒。我们将这些喷流的形成归因于激光相互作用期间产生的千特斯拉量级全局磁场，这是 PIC 模拟所预测的。这些磁场可能驱动长时间尺度的电流不稳定性，维持数百特斯拉的磁场，足以在纳秒时间尺度上约束高温高密度等离子体。
引用
@article{arxiv.2510.09437,
title = {Long Living Hot and Dense Plasma from Relativistic Laser-Nanowire Array Interaction},
author = {Ehsan Eftekhari-Zadeh and Mikhail Gyrdymov and Parysatis Tavana and Robert Loetzsch and Ingo Uschmann and Thomas Siefke and Thomas Käsebier and Uwe Zeitner and Adriana Szeghalmi and Alexander Pukhov and Dmitri Serebryakov and Evgeni Nerush and Igor Kostyukov and Olga Rosmej and Christian Spielmann and Daniil Kartashov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.09437},
year = {2025}
}