О возможности исследования эффекта магнитного перезамыкания в лабораторном астрофизическом эксперименте по рентгеновским эмиссионным L-спектрам многозарядных ионов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В работе рассмотрено применение метода рентгеновской спектроскопии с высоким пространственным разрешением для исследования эффекта магнитного перезамыкания в лабораторных астрофизических экспериментах, проводимых на современных лазерных комплексах нано- и пико-секундной длительности при умеренных плотностях потока лазерного излучения на мишени <1018 Вт/см2. Приведен краткий обзор часто используемых схем для постановки эксперимента. Выполнены атомно-кинетические расчеты для спектров с L-оболочек Ne- и F-подобных ионов железа (Fe, Z = 26), которые демонстрируют высокую чувствительность спектров к изменению параметров плазмы. Проведен анализ области применимости различных диагностических подходов к оценке электронной температуры и плотности лазерной плазмы. Показано, что линии переходов в Ne-подобных ионах являются универсальным инструментом для измерения параметров плазмы как в области лазерного взаимодействия с мишенью, так и в зоне перезамыкания.

Об авторах

М. А. Алхимова

Учреждение Российской академии наук Объединенный институт высоких температур

Автор, ответственный за переписку.
Email: maryalkhimova@ihed.ras.ru
Россия, Москва

С. С. Макаров

Учреждение Российской академии наук Объединенный институт высоких температур

Email: maryalkhimova@ihed.ras.ru
Россия, Москва

И. Ю. Скобелев

Учреждение Российской академии наук Объединенный институт высоких температур

Email: maryalkhimova@ihed.ras.ru
Россия, Москва

С. Н. Рязанцев

Учреждение Российской академии наук Объединенный институт высоких температур

Email: maryalkhimova@ihed.ras.ru
Россия, Москва

Е. Д. Филиппов

Учреждение Российской академии наук Объединенный институт высоких температур

Email: maryalkhimova@ihed.ras.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. G. H. Miller, Opt. Eng. 43, 2841 (2004).
  2. N. Fleurot, C. Cavailler, J. L. Bourgade, Fusion Eng. Des. 74, 147–154 (2005).
  3. S. G. Garanin, F. A. Starikov, R. A. Shnyagin, Opt. Spectrosc. 114, 851–858 (2013).
  4. M. Yamada, R. Kulsrud, H. Ji, Rev. Mod. Phys. 82, 603–664 (2010).
  5. P. Helander, L.-G. Eriksson, F. Andersson, Plasma Phys. Control. Fusion. 44, B247–B262 (2002).
  6. J. T. Gosling, Space Sci. Rev. 172, 187–200 (2012).
  7. Somov B. V., Plasma Astrophysics, Part II: Reconnection and Flares (Springer, 2006).
  8. M. Bárta, M. Karlický, R. Žemlička, Sol. Phys. 253, 173–189 (2008).
  9. X. Cheng, J. Zhang, Y. Liu, M. D. Ding, Astrophys. J. 732, L25 (2011).
  10. X. Cheng, Y. Li, L. F. Wan, M. D. Ding, P. F. Chen, J. Zhang, J. J. Liu, Astrophys. J. 866, 64 (2018).
  11. P. Pagano, D. H. Mackay, S. Poedts, Astron. and Astrophys. 554, A77 (2013).
  12. J. Lin, Y. ‐K. Ko, L. Sui, J. C. Raymond, G. A. Stenborg, Y. Jiang, S. Zhao, S. Mancuso, Astrophys. J. 622, 1251–1264 (2005).
  13. L. K. S. Daldorff, J. E. Leake, J. A. Klimchuk, Astrophys. J. 927, 196 (2022).
  14. А.Retinò, D. Sundkvist, A. Vaivads, F. Mozer, M. André, C. J. Owen, Nat. Phys. 3, 235–238 (2007).
  15. P. Louarn, N. Andre, C. M. Jackman, S. Kasahara, E. A. Kronberg, M. F. Vogt, Space Sci. Rev. 187, 181–227 (2015).
  16. J. Varela, V. Réville, A. S. Brun, P. Zarka, F. Pantellini, Astron. and Astrophys. 616, A182 (2018).
  17. V. Semenov, S. Dyadechkin, B. Punsly, Science 80, 305, 978–980 (2004).
  18. Y. Lyubarsky, Astrophys. J. 897, 1 (2020).
  19. M. Lyutikov, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 346, 540–554 (2003).
  20. M. Hesse, P. A. Cassak, J. Geophys. Res. Sp. Phys., in press, doi: 10.1029/2018JA025935.
  21. C. T. Russell, M. A. Saunders, J. L. Phillips, J. A. Fedder, J. Geophys. Res. 91, 1417 (1986).
  22. O. Price, G. H. Jones, J. Morrill, M. Owens, K. Battams, H. Morgan, M. Drückmuller, S. Deiries, Icarus 319, 540–557 (2019).
  23. Л. В. Франк, А.Г., Артемьев, А.В., Зеленый, ЖЭТФ 150, 807–825 (2016).
  24. S. Y. Bogdanov, G. V. Dreǐden, V. S. Markov, G. V. Ostrov-skaya, A. G. Frank, Plasma Phys. Reports 32, 1034–1046 (2006).
  25. N. Katz, J. Egedal, W. Fox, A. Le, J. Bonde, A. Vrublevskis, Phys. Rev. Lett. 104, 255004 (2010).
  26. W. Fox, F. Sciortino, A. v. Stechow, J. Jara-Almonte, J. Yoo, H. Ji, M. Yamada, Phys. Rev. Lett. 118, 125002 (2017).
  27. J. D. Hare, L. Suttle, S. V. Lebedev, N. F. Loureiro, et L., Phys. Rev. Lett. 118, 085001 (2017).
  28. А.Ishizawa, R. Horiuchi, Phys. Rev. Lett. 95, 045003 (2005).
  29. M. Hesse, T. Neukirch, K. Schindler, M. Kuznetsova, S. Zenitani, Space Sci. Rev. 160, 3–23 (2011).
  30. S. V Bulanov, Plasma Phys. Control. Fusion. 59, 014029 (2017).
  31. K. Burdonov, A. Fazzini, V. Lelasseux, J. Albrecht, et al., Matter Radiat. Extrem. 6, doi: 10.1063/5.0065138 (2021).
  32. А. Г. Франк, Успехи физических наук. 53, 941–947 (2010).
  33. Y. H. Liu, P. Cassak, X. Li, M. Hesse, S. C. Lin, K. Genestreti, Commun. Phys. 2022 51, 5, 1–9 (2022).
  34. J. Qiu, W. Liu, N. Hill, M. Kazachenko, Astrophys. J. 725, 319–330 (2010).
  35. K. J. Trattner, J. S. Mulcock, S. M. Petrinec, S. A. Fuselier, Geophys. Res. Lett. 34, L03108 (2007).
  36. M. Yamada, J. Yoo, J. Jara-Almonte, H. Ji, R. M. Kulsrud, C. E. Myers, Nat. Commun. 5, doi: 10.1038/ncomms5774 (2014).
  37. É. Falize, C. Michaut, S. Bouquet, Astrophys. J. 730, 96 (2011).
  38. L. Willingale, P. M. Nilson, M. C. Kaluza, A. E. Dangor, et al., Phys. Plasmas. 17, doi: 10.1063/1.3377787 (2010).
  39. S. Bolaños, A. Sladkov, R. Smets, S. N. Chen, et al., J. Fuchs, Nat. Commun. 13, 6426 (2022).
  40. P. M. Nilson, L. Willingale, M. C. Kaluza, C. Kamperidis, et al., Phys. Rev. Lett. 97, 255001 (2006).
  41. B. K. F. Young, A. L. Osterheld, D. F. Price, R. Shepherd, et al., Rev. Sci. Instrum. 69, 4049–4053 (1998).
  42. W. Fox, A. Bhattacharjee, K. Germaschewski, Phys. Rev. Lett. 106, 215003 (2011).
  43. W. Fox, A. Bhattacharjee, K. Germaschewski, Phys. Plasmas. 19, doi: 10.1063/1.3694119 (2012).
  44. M. Øieroset, T. D. Phan, R. Ergun, N. Ahmadi, et al., Phys. Plasmas. 28, doi: 10.1063/5.0072182 (2021).
  45. D. I. Pontin, E. R. Priest Magnetic reconnection: MHD theory and modelling (Springer International Publishing; vol. 19, 2022).
  46. Y. Kuramitsu, T. Moritaka, Y. Sakawa, T. Morita, et al., Nat. Commun. 9, 5109 (2018).
  47. W. Liu, Q. Chen, V. Petrosian, Astrophys. J. 767, 168 (2013).
  48. G. Fiksel, W. Fox, A. Bhattacharjee, D. H. Barnak, P.- Y. Chang, K. Germaschewski, S. X. Hu, P. M. Nilson, Phys. Rev. Lett. 113, 105003 (2014).
  49. J. Zhong, Y. Li, X. Wang, J. Wang, Q. Dong, et al., Nat. Phys. 6, 984–987 (2010).
  50. W. Daughton, J. Scudder, H. Karimabadi, Phys. Plasmas. 13, doi: 10.1063/1.2218817 (2006).
  51. F. Ebrahimi, R. Raman, Phys. Rev. Lett. 114, 205003 (2015).
  52. K. Sakai, T. Moritaka, T. Morita, K. Tomita, et al., Sci. Rep. 12, 10921 (2022).
  53. Y. Kuramitsu, Y. Sakawa, J. N. Waugh, C. D. Gregory, T. Morita, S. Dono, H. Aoki, H. Tanji, B. Loupias, M. Koenig, N. Woolsey, H. Takabe, Astrophys. J. 707, L137–L141 (2009).
  54. P. M. Nilson, L. Willingale, M. C. Kaluza, C. Kamperidis, et al., Phys. Plasmas 15, doi: 10.1063/1.2966115 (2008).
  55. Q.-L. Dong, S.-J. Wang, Q.-M. Lu, C. Huang, et al., Phys. Rev. Lett. 108, 215001 (2012).
  56. C. K. Li, F. H. Séguin, J. A. Frenje, J. R. Rygg, R. D. Petrasso, R. P. J. Town, O. L. Landen, J. P. Knauer, V. A. Smalyuk, Phys. Rev. Lett. 99, 055001 (2007).
  57. X. X. Pei, J. Y. Zhong, Y. Sakawa, Z. Zhang, et al., Phys. Plasmas 23, doi: 10.1063/1.4944928 (2016).
  58. А.Chien, L. Gao, S. Zhang, H. Ji, E. G. Blackman, et al., Nat. Phys. 192, 19, 254–262 (2023).
  59. J. P. Geindre, P. Audebert, A. Rousse, J. C. Gauthier, A. Y. Faenov, T. A. Pikuz, S. A. Pikuz, T. A. Shelkovenko, Phys. Scr. 53, 645–647 (1996).
  60. А.Y. Faenov, S. A. Pikuz, A. I. Erko, B. A. Bryunetkin, et al., Phys. Scr. 50, 333–338 (1994).
  61. S. A. Pikuz, I. Y. Skobelev, M. A. Alkhimova, G. V. Pokrovskii, et al., JETP Lett. 105, 13–17 (2017).
  62. S. N. Ryazantsev, A. S. Martynenko, M. V Sedov, I. Y. Skobelev, et al., Plasma Phys. Control. Fusion. 64, 105016 (2022).
  63. M. A. Alkhimova, A. Y. Faenov, I. Y. Skobelev, T. A. Pikuz, et al., Opt. Express. 25, 29501 (2017).
  64. E. D. Filippov, K. F. Burdonov, T. A. Pikuz, I. Y. Skobelev, Symmetry (Basel) 14, 1–21 (2022).
  65. E. D. Filippov, S. S. Makarov, K. F. Burdonov, W. Yao, et al., Sci. Rep. 11, 8180 (2021).
  66. E. D. Filippov, M. Khan, A. Tentori, P. Gajdos, et al., Matter Radiat. Extrem. 8, 065602 (2023).
  67. V. M. Dyakin, A. I. Magunov, T. A. Pikuz, I. Y. Skobelev, A. Y. Faenov, J. Wolowski, E. Woryna, P. Parys, T. Pisarczyk, Quantum Electron. 25, 690–694 (1995).
  68. C. Y. Chien, J. C. Kieffer, O. Peyrusse, D. Gilles, M. Chaker, J. S. Coe, G. Mourou, Y. Beaudoin, Opt. Lett. 18, 1535 (1993).
  69. Z. Jiang, J. C. Kieffer, J. P. Matte, M. Chaker, O. Peyrusse, D. Gilles, G. Korn, A. Maksimchuk, S. Coe, G. Mourou, Phys. Plasmas 2, 1702–1711 (1995).
  70. V. A. Boiko, A. V. Vinogradov, S. A. Pikuz, I. Y. Skobelev, A. Y. Faenov, J. Sov. Laser Res. 6, 85–290 (1985).
  71. C. Kaur, S. Chaurasia, N. Singh, J. Pasley, S. Aggarwal, M. Mohan, Phys. Plasmas 26, doi: 10.1063/1.5051758 (2019).
  72. G. V. Brown, P. Beiersdorfer, D. A. Liedahl, K. Widmann, S. M. Kahn, E. J. Clothiaux, Astrophys. J. Suppl. Ser. 140, doi: 10.1086/339374 (2002).
  73. E. V. Marley, D. A. Liedahl, M. B. Schneider, R. F. Heeter, et al., Rev. Sci. Instrum. 89, 1–5 (2018).
  74. J. J. MacFarlane, I. E. Golovkin, P. R. Woodruff, D. R. Welch, B. V. Oliver, T. A. Melhorn, R. B. Campbell, T. A. Mehlhorn, R. B. Campbell Proc. Inert. Fusion Sci. Appl. (American Nucl. Soc. La Grange Park, IL, 1–4, 2003).
  75. E. D. Filippov, I. Y. Skobelev, G. Revet, S. N. Chen, B. Khiar, A. Ciardi, D. Khaghani, D. P. Higginson, S. A. Pikuz, J. Fuchs, Matter Radiat. Extrem. 4, doi: 10.1063/1.5124350 (2019).
  76. B. Khiar, G. Revet, A. Ciardi, K. Burdonov, et al., Phys. Rev. Lett. 123, 205001 (2019).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024