激光驱动的冲击波自生磁场以及外加磁场的冲击波放大研究

发布时间：2018-03-12 06:43

  本文选题：冲击波加速　切入点：激光等离子体相互作用　出处：《物理学报》2015年10期 　论文类型：期刊论文

【摘要】：冲击波是天体物理观测中常见的现象,其对粒子的加速被认为是高能宇宙射线的来源.宇宙中冲击波周围往往存在很强的磁场,但人们对于此类强磁场的产生放大过程的理解并不充分.本文利用二维粒子模拟程序研究了激光与磁化或者非磁化等离子体相互作用产生的冲击波现象,给出了冲击波波前处磁场的产生放大特性.研究发现,作用过程中的自生磁场可以储存能量,从而进一步加速电子;当存在外加磁场时,由冲击波加速的电子和离子的能量都比同条件下非磁化等离子体的能量高;而且外加磁场藉由冲击波放大倍数则与其值有极大关系.与天文观测中推断的磁场与背景磁场相比放大千倍这一研究结果的比较可以看出,天体冲击波周围磁场放大主要是由局域内生磁场导致的.
[Abstract]:Shock wave is a common phenomenon in astrophysical observation, and its acceleration of particles is considered to be the source of high energy cosmic rays. However, the generation and amplification of this kind of strong magnetic field is not well understood. In this paper, the shock wave caused by the interaction between laser and magnetized or unmagnetized plasma is studied by using a two-dimensional particle simulation program. The generation and amplification characteristics of magnetic field in front of shock wave are given. It is found that the in-situ magnetic field can store energy and further accelerate the electron, when there is an external magnetic field, The energy of electrons and ions accelerated by shock wave is higher than that of unmagnetized plasma under the same conditions. Moreover, the magnification of the external magnetic field by the shock wave is greatly related to its value. The comparison of the results of the study with the extrapolated magnetic field and the background magnetic field in astronomical observations shows that the magnification of the applied magnetic field is a thousand times greater than that of the background magnetic field. The amplification of the magnetic field around the shock wave is mainly caused by the local endogenous magnetic field.
【作者单位】： 中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室;北京应用物理与计算数学研究所;鲁东大学物理与光电工程学院;上海交通大学物理系激光等离子体教育部重点实验室;
【基金】：国家自然科学基金(批准号:11305013,11274152) 国家重点基础研究发展计划(批准号:2013CBA01500) 国家高技术研究发展计划资助的课题~~
【分类号】：P14

【共引文献】

相关期刊论文 前3条

1 孙鹏;秦刚;王赤;;垂直激波条件下能量粒子加速机制的模拟研究[J];空间科学学报;2007年06期

2 王剑;;不同激光偏振态下质子加速能谱研究[J];内江师范学院学报;2010年08期

3 蔡达锋;王剑;赵宗清;谷渝秋;;脉冲宽度对准单能质子能量的影响[J];强激光与粒子束;2011年09期

相关博士学位论文 前1条

1 孔祥良;太阳爆发中的激波电子加速和辐射研究[D];山东大学;2014年

相关硕士学位论文 前2条

1 孙鹏;磁湍动条件下高能粒子的激波加速机制的研究[D];中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心）;2007年

2 余勇;利用高能电子流影响自导透明进行激光脉冲整形研究[D];中国工程物理研究院;2012年

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 王闽;等离子体的粒子模拟[J];物理;1993年08期

2 曹莉华，刘大庆，常文蔚，岳宗五，赵伊君;二维粒子模拟的多时标法[J];国防科技大学学报;1996年03期

3 刘大刚,祝大军,刘盛纲;爆炸式发射二极管的粒子模拟研究[J];电子科技大学学报;2005年04期

4 何牧君;郭力;严历;;大规模并行粒子模拟系统通信性能优化研究与分析[J];计算机与应用化学;2008年09期

5 刘大庆,曹莉华,常文蔚,岳宗五;二维等离子体粒子模拟程序介绍[J];计算物理;1998年06期

6 褚晓锐;;电子回旋脉塞等离子体的粒子模拟[J];山西大学学报(自然科学版);2009年03期

7 刘大刚;周俊;杨超;;粒子模拟中的电磁场算法[J];强激光与粒子束;2010年06期

8 曹莉华,常铁强,常文蔚,岳宗五;超强激光等离子体中J×B加热的二维粒子模拟[J];强激光与粒子束;1998年01期

9 马燕云,常文蔚,银燕,曹莉华,岳宗五;激光等离子体相互作用的2(1/2)维粒子模拟程序[J];计算物理;2002年04期

10 廖臣;刘大刚;刘盛纲;;三维电磁粒子模拟并行计算的研究[J];物理学报;2009年10期

相关会议论文 前10条

1 杨超;孙泉华;;高超声速近连续流的粒子模拟研究[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

2 黄俊;马志为;;无碰撞磁场重联的粒子模拟研究[A];第五届全国青年计算物理学术交流会论文摘要[C];2008年

3 郑春阳;朱少平;贺贤土;;圆极化激光与等离子体相互作用产生自生磁场三维粒子模拟[A];中国工程物理研究院科技年报（2000）[C];2000年

4 何琥;;六腔渡越管的小信号理论计算和粒子模拟[A];中国工程物理研究院科技年报（2002）[C];2002年

5 曹莉华;刘智勇;常文蔚;岳宗五;;激光等离子体中不稳定性的粒子模拟研究[A];第六届全国激光科学技术青年学术交流会论文集[C];2001年

6 陈明;程引会;;粒子模拟跟踪的可视化实现[A];第11届全国计算机在现代科学技术领域应用学术会议论文集[C];2003年

7 钟辉;杨梓强;梁正;;等离子体填充的同轴自由电子激光放大器的粒子模拟[A];中国电子学会真空电子学分会——第十四届年会论文集[C];2004年

8 施将君;;粒子模拟中轴对称束发射度的确定[A];中国工程物理研究院科技年报（2000）[C];2000年

9 余同普;银燕;邵福球;邹德滨;;超强激光辐射压驱动高能离子加速[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

10 李永东;王洪广;王若鹏;刘纯亮;;高气压流注放电中快电子逃逸的粒子模拟[A];中国电子学会真空电子学分会第十九届学术年会论文集（下册）[C];2013年

相关博士学位论文 前6条

1 刘大刚;带电粒子与场互作用中粒子模拟方法研究[D];电子科技大学;2009年

2 廖臣;三维电磁粒子模拟并行算法及其应用研究[D];电子科技大学;2010年

3 银燕;超短超强激光脉冲与高密度等离子体相互作用的粒子模拟研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2003年

4 卓红斌;等离子体融断开关物理机制的粒子模拟研究[D];国防科学技术大学;2002年

5 周俊;电磁粒子模拟方法及其应用研究[D];电子科技大学;2009年

6 徐涵;激光尾流场加速电子机理的粒子模拟研究[D];国防科学技术大学;2002年

相关硕士学位论文 前10条

1 刘占军;快点火中激光与锥靶相互作用及电子输运的粒子模拟研究[D];中国工程物理研究院;2007年

2 狄隽;电磁粒子模拟软件场算法及强流直线感应加速器束物理的粒子模拟[D];电子科技大学;2005年

3 丁姗;大气等离子体的粒子模拟及可视化[D];华中科技大学;2013年

4 袁海平;电磁粒子模拟软件中粒子填充及发射模块研究[D];电子科技大学;2009年

5 秦文超;介质阻挡放电的粒子模拟计算[D];东华大学;2015年

6 张兆吉;若干等离子体现象的粒子模拟[D];大连理工大学;2006年

7 李强;大气压梯形纳秒脉冲放电粒子模拟研究[D];大连理工大学;2011年

8 张祖存;毫米波段平板矩形光栅辐射特性研究[D];电子科技大学;2007年

9 陈湛;超强激光在低密度等离子体中的传播及高能电子产生的粒子模拟研究[D];国防科学技术大学;2009年

10 张红卫;虚火花放电的粒子模拟及等离子体对电子束聚束特性研究[D];电子科技大学;2006年

，

本文编号：1600389