Stopping of Gyratory Fast Particle in Magnetized Cold Plasma
考虑了在均匀磁场存在下，旋转粒子在冷等离子体中的能量损失。能量损失率的分析和数值结果。这对于强场和弱场都是如此（即，例如，当电子回旋频率高于或小于等离子体频率时），以及当测试粒子速度大于电子热速度时。结果表明，能量损失率可能比在没有磁场的情况下通过等离子体的运动的情况下高得多。
1998-05-04 physics.plasm-ph
Effects of beam velocity and density on an ion-beam pulse moving in magnetized plasmas
采用粒子模拟方法研究了离子束脉冲在磁化等离子体中运动的尾波场和阻止本领。讨论了束流速度和束流密度对尾流和阻止本领的影响。在有磁场存在的情况下，低密度低速脉冲在等离子体中运动时，在纵向倒V形尾流的旁边，观察到了强的哨声波。由于哨声波的阻力，相应的阻止本领增强。随着束流速度的增加，哨声波消失，只观察到倒V形尾流。与各向同性等离子体相比，相应的阻止本领降低。当高密度脉冲在磁化等离子体中传输时，哨声波在低速时被抑制，在高速时消失。此外，磁场降低了所有高密度情况下的阻止本领。
2016-03-23 physics.plasm-ph
A number-conserving linear response study of low-velocity ion stopping in a collisional magnetized classical plasma
本文给出了在磁化碰撞等离子体中运动的离子的低速阻止本领的理论研究结果。采用线性响应理论，使用介电函数方法计算离子的阻止本领。碰撞，这导致了在等离子体中的激励阻尼，考虑到通过一个数量守恒的弛豫时间近似的线性响应函数。为了突出碰撞和磁场的影响，我们提出了我们的分析和数值计算结果的比较，得到一个非零阻尼或磁场与那些消失的阻尼或磁场。结果表明，碰撞消除了先前获得的异常摩擦[Nersisyan等人，物理评论E 61，7022（2000）]在低离子速度下的无碰撞磁化等离子体。本研究的主要目标之一是比较和对比我们的理论结果与通过一种新的扩散公式的基础上评估的目标离子和电子的磁化单组分等离子体模型的Dutty-Berkovsky关系。
2010-09-09 physics.plasm-ph
Impact of ion-beam stopping power on proton-boron fusion yield in the pitcher-catcher scheme driven by ultra-intense laser
State Key Laboratory of Ultra-intense laser Science and Technology, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海光学精密机械研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；School of Physics, East China Normal University（华东师范大学物理系）；School of Physical Science and Technology, ShanghaiTech University（上海科技大学物理科学与技术学院）
该研究分析了超强激光驱动的“投手-捕手”方案中离子束阻止本领对质子-硼聚变的影响，通过耦合现象与聚变过程、改变相关参数，发现最佳中心能量偏移，经粒子-in-cell模拟验证，为氢-硼聚变提供参考。
2026-09-07 physics.plasm-ph
Significant Contribution of Projectile Excited States to the Stopping of Slow Helium Ions in Hydrogen Plasma
慢重离子在等离子体中的能量沉积和原子过程，如电子俘获、电离、激发和辐射衰变等，是一个尚未解决的基本问题。在这里，我们调查，实验和理论上，停止100千电子伏=u氦离子在一个定义良好的氢等离子体。我们精确的测量结果表明，与常用的有效电荷的半经典方法的预测相比，能量损失要高得多。通过求解含时速率方程（TDRE），计算了所有主要的入射态和所有相关的原子过程，计算结果与实验数据非常吻合。我们还发现，作为电子俘获和电离的桥梁，射弹激发态及其辐射衰变可以显著影响平衡电荷态，从而导致等离子体中离子停止的显著增加。
2020-06-02 physics.plasm-ph
Stopping of ions in a plasma irradiated by an intense laser field
研究了强辐射场作用下重离子与电子等离子体的非弹性相互作用。假设$ω_{0} >ω_{p}$，其中$ω_{0}$是RF的频率，$ω_{p}$是等离子体频率，计算了与RF周期平均的测试离子的阻止功率。为了突出辐射场的影响，我们提出了一个比较我们的分析和数值计算结果得到的非零RF与那些消失的RF。它已被证明，射频可以大大降低慢离子的平均能量损失，而在高速增加它。此外，已经表明，当等离子体电子的入射速度超过离子速度时，由于RF而导致的抛射离子的加速预期在高速度下并且在RF的高强度极限下。
2011-11-13 physics.plasm-ph
Stopping of Charged Particles in a Magnetized Classical Plasma
本文从Vlasov-Poisson方程出发，对磁化电子等离子体中测试粒子的能量损失率进行了解析和数值研究，给出了主要结果。考虑了测试粒子在磁场中的拉莫尔转动。该分析是基于这样的假设，即测试粒子的能量变化远小于其动能。所得到的一般表达式的阻止本领分析了三种情况下：（i）粒子移动通过一个无碰撞等离子体在一个强均匀磁场;（ii）快速粒子移动通过磁化无碰撞等离子体沿磁场;和（iii）粒子移动通过磁化碰撞等离子体跨越磁场。在第一种情况下，对任意测试粒子速度进行了计算，在第二种和第三种情况下，对快粒子进行了计算。结果表明，快速测试粒子在穿过磁场时的能量损失率可能比在没有磁场的等离子体中运动时的能量损失率高得多。
1998-07-16 physics.plasm-ph
Calculating the Charged Particle Stopping Power Exactly to Leading and Next-to-leading Order
我将讨论一种新的方法来计算输运量，如带电粒子阻止本领，在弱到中等耦合等离子体。这种方法，称为维延拓，在于收敛的动力学方程的框架内，它是足够强大的，以允许系统的微扰膨胀等离子体耦合常数。特别是，它提供了一个准确的评估的阻止功率的领先和下一个领先的顺序在等离子体耦合，与系统误差是三次。因此，计算是近精确的弱耦合等离子体，和相当准确的中等耦合等离子体。这个展开式中的首阶项自斯皮策的经典工作以来就已为人所知。相比之下，次高阶项最近才由布朗、普雷斯顿和辛格尔顿（BPS）使用上述方法计算，以解释等离子体耦合中精确到二阶的所有短距离和长距离物理，包括量子到经典散射跃迁的精确处理。初步数值研究表明，BPS阻止功率增加了点火阈值，从而对即将到来的高能量密度设施具有潜在的不利影响。由于等离子体物理学家可能不熟悉BPS计算背后的关键思想，并且其含义可能很重要，因此我将利用这个机会以教学方式解释该方法。
2007-12-05 physics.plasm-ph
Modeling stopping power of ions in plasmas using parametric potentials
本文提出一种适用于任意电离度的离子阻止本领计算方法，结合自由电子与束缚电子贡献，并比较三种参数化势在Garbet形式下的表现，成功衔接中性与完全电离极限。
2025-09-22 physics.plasm-ph
Relativistic effects on stopping power of plasmas with heavy ions
本文利用介电形式理论和壳层局域等离子体近似，研究了钨等离子体中相对论效应对质子阻止本领的影响，揭示了高Z离子等离子体中束缚电子贡献的重要性，为聚变能研究提供了关键数据。
2024-01-29 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Effects of Coulomb Coupling on Stopping Power and a Link to Macroscopic Transport
利用分子动力学模拟研究了库仑耦合对经典单组分等离子体中带电射弹能量演化的影响。当$ν_α/ω_{p} \lesssim 10^{-2}$，其中$ν_{α}$是库仑碰撞频率之间的弹丸和介质，和$ω_{p}$是等离子体的频率。阻止本领是从这条曲线的斜率得到的。与弱耦合极限相比，强库仑耦合导致阻止功率的大小增加，布拉格峰移动到等离子体热速度的几倍，并且阻止功率曲线大幅加宽。在许多独立的模拟平均的总弹丸动能的变化率示出由两个可测量的组件：一个组件与一维摩擦力，和一个热能交换率。在一个缓慢和大量的弹丸的限制，这些可以涉及到宏观传输率的自扩散和温度弛豫等离子体。模拟结果与可用的理论模型的阻止能力，自扩散系数，和温度弛豫速率进行比较。
2019-04-08 physics.plasm-ph
Calculations on the stopping power of a heterogeneous Warm Dense Matter
利用存在于这种介于经典等离子体和简并等离子体之间的特殊物质中的自由电子和束缚电子的单独贡献来估计这种物质的阻止本领。对于自由电子，介电形式主义，以及在我们的研究中描述的，是用来估计的自由电子阻止功率。对于束缚电子，使用离子的平均激发能。激发能是通过整个原子的原子计算获得的，或者为了估计它们的阻止本领，一个壳一个壳地计算。分析了温度和密度对弹丸撞击的影响。这种影响对于低射弹速度变得重要，而对于高射弹速度则可以忽略不计。使用自由和束缚电子分析，一个扩展的WDM的阻止功率推断从一个动力学计算的能量从弹丸转移到等离子体，布拉格峰和停止范围计算。最后，这个理论框架被用来研究一个典型的等离子体密度分布的WDM激光加热。
2015-12-01 physics.plasm-ph
Creation of a homogeneous plasma column by means of hohlraum radiation for ion-stopping measurements
在这项工作中，我们提出了二维辐射流体动力学模拟的黑腔目标，其传出的辐射是用来产生均匀电离的碳等离子体的离子束停止测量的结果。用总能量为$E_l = 180$ $J$的倍频（$λ_l = 526.5$ $μm$）$1.4$ $ns$长激光脉冲加热具有金壁的圆柱形黑腔。在激光光斑处，分别观察到$T \approx 380$ $eV$和$T_r \approx 120$ $eV$的峰值物质和辐射温度。来自黑腔的X射线将附着的平均密度为$ρ_C = 2$ $mg/cm^3$的碳泡沫加热到$T \approx 25$ $eV$的温度。模拟表明，碳电离度（$Z \approx 3.75$）和它的柱密度保持相对稳定（约$\pm7\%$的变化范围内）足够长的时间来进行离子停止测量。此外，它被发现，应特别注意的冲击波，出现从X射线加热的铜支撑板，这在以后的时间可能会显着扭曲的碳柱密度穿过的快离子。
2014-02-08 physics.plasm-ph
Observation of stopping power reduction at strong ion-plasma coupling
Xi’an Jiaotong University（西安交通大学）；China Academy of Engineering Physics（中国工程物理研究院）
通过激光加速碳离子注入稠密等离子体，实验首次在耦合参数大于1的强耦合区观察到阻止本领低于标准模型预测，验证了非线性屏蔽和量子效应的重要性。
2026-07-16 physics.plasm-ph
Fast projectile stopping power of quantal multi-component strongly coupled plasmas
本文将快射弹阻止本领的Bethe-Larkin公式推广到多组分等离子体。结果有助于正确解释实验数据，这可能允许测试现有和未来的模型的热力学，静态和动态特性的强耦合库仑系统。
2008-07-22 astro-ph cond-mat.str-el physics.plasm-ph
Anomalous stopping of laser-accelerated intense proton beam in dense ionized matter
超高强度激光（10 $^{18}$ -10 $^{22}$ W/cm $^{2}$）在许多研究和应用领域开辟了新的前景[1-5]。通过照射薄箔，可以形成无源加速场（10 $^{12}$ V/m），并在短时间尺度（$\sim$ ps）内产生具有前所未有的高强度（10 $^{10}$ A/cm $^2$）的多MeV离子[6-14]。这种射束在射线照相[15]、高产中子源[16]、高能量密度物质产生[17]和离子快速点火[18，19]中提供了新的选择。准确理解束流在物质中传输的非线性行为对于所有这些应用都是至关重要的。我们在这里报告的第一个实验证据的异常停止的激光产生的强流质子束在良好的特点密集的电离物质。观测到的阻止本领比单粒子慢化理论预测的要高一个数量级。我们把这种现象归因于集体效应，其中强束在致密的电离物质中驱动接近1GV/m的减速电场。这一发现将对未来惯性聚变能源的发展产生重大影响。
2020-02-07 physics.plasm-ph
Stopping of a relativistic electron beam in a plasma irradiated by an intense laser field
研究了辐射场对相对论电子束与电子等离子体相互作用过程的影响。在假设低密度等离子体$ω_{0} >ω_{p}$的情况下，计算了与RF周期平均的测试电子的阻止功率，其中$ω_{0}$是RF的频率，$ω_{p}$是等离子体频率。为了突出辐射场的影响，我们提出了一个比较我们的分析和数值计算结果得到的非零RF与那些消失的RF。特别是，它已被证明，弱RF增加的平均能量损失之间的REB的速度和RF的极化方向的小角度，而减少它在大角度。此外，能量损失与无场值的相对偏差随着束流能量的增加而大大减小。还考虑了射频极化方向平行于射束速度的特殊情况。在高强度的RF两个极端的制度已被区分时，激发的谐波有效地相互抵消，大大减少能量损失或增加它由于建设性的干涉。此外，它已被证明，超相对论电子束的能量损失增加系统的RF的强度超过基本上的无场值。
2014-03-05 physics.plasm-ph
Emission of electromagnetic waves as a stopping mechanism for nonlinear collisionless ionization waves in a high-$β$ regime
嵌入中性气体中的高能量密度等离子体能够发射向外传播的非线性静电电离波，该电离波捕获高能电子。捕获维持强鞘层电场，使得能够在场电离的辅助下实现快速且持久的波传播。使用1D3V动力学模拟，我们研究的电离波的传播中存在的横向MG级磁场的目的，以确定定性的变化在一个政权的初始热压力的等离子体超过磁场的压力（$β>1$）。我们的关键发现是，磁场通过使维持波的高能电子发射电磁波而失去能量，从而阻止了波的传播。发射伴随着从等离子体中驱逐出的磁场和从捕获波结构中增加的电子损失。所描述的效应为涉及嵌入等离子体的应用提供了一种缓解快速等离子体膨胀的机制，例如从激光照射的氘气射流产生高通量中子。
2021-02-11 physics.plasm-ph
Enhanced Stopping of Macro-Particles in Particle-in-Cell Simulations
我们推导出一个能量转移方程，从相对论性带电粒子到冷背景等离子体，适用于粒子在细胞模拟代码中使用的有限大小的粒子。一，二，和三维粒子的表达式，特别注意到二维的情况下。这种能量转移是由于相对论粒子在背景等离子体中建立的尾流电场。增强的停止取决于$q^2/m$，其中$q$是相对论粒子的电荷，$m$是相对论粒子的质量，因此具有大电荷但相同$q/m$的模拟宏观粒子将更快地停止。阻止本领还取决于宏观颗粒的有效颗粒形状。这些结论在粒子模拟中得到了验证。我们提出了2D模拟的测试粒子，高能量尾部的松弛，并集成快速点火模拟表明，增强的宏观粒子上的阻力可能会对这些模拟的结果在很宽的范围内的高能量密度等离子体的情况下产生不利影响。我们还描述了一个粒子分裂算法，它可以潜在地克服这个问题，并显示其在控制停止的宏观粒子的效果。
2014-01-22 physics.plasm-ph
Reaction-in-Flight Neutrons as a Test of Stopping Power in Degenerate Plasmas
本文首次对惯性约束聚变系统中的飞行反应中子进行了测量。实验是在国家点火装置上进行的，使用了Low Foot和High Foot驱动器和低温塑料胶囊。在这两种情况下，高能RIF（$E_n>$ 15 MeV）的中子谱的组成部分被发现是约$10^{-4}$的总数。大多数RIF中子产生于密封舱燃烧热点周围的致密冷燃料中，数据与中等至强耦合$(Γ\sim$ 0.6）和电子简并$(θ_\mathrm{Fermi}/θ_e\sim$ 4）的压缩冷燃料一致。RIF中子的产生受等离子体中的阻止本领控制。因此，目前的RIF测量提供了一个独特的测试阻止功率模型在实验上未探索的等离子体制度。我们发现，测量的RIF数据强烈约束停止模型在温暖的稠密等离子体条件下，一些模型被排除在我们的分析这些实验。
2014-11-25 nucl-ex nucl-th physics.plasm-ph
Energy loss enhancement of very intense proton beams in dense matter due to the beam-density effect
本文通过实验和理论研究发现强流质子束在稠密物质中的能量损失因束离子邻近效应和欧姆效应而显著增强，统称为束密度效应，对快点火聚变和高能量密度物理具有重要意义。
2023-05-29 physics.plasm-ph
Electronic-mediated nuclear stopping power in proton irradiated water ice
传统上，人们认为快速离子穿过物质的停止可以用两个基本独立的成分来理解，即电子与核。执行广泛的Eklfest MD模拟的质子照射水冰的过程中，准确地描述不仅是非绝热动力学的电子，但也的核，我们已经发现了一个停止机制，涉及的电子和核子系统的相互作用。这种效应是由于辐射引起的电子密度扰动而导致的从抛射体到靶核的动能转移，它与核停止的原子位移和碰撞级联特性有根本的不同。此外，它显示出明显的同位素效应，这取决于目标的组成，主要与轻水相关，而不是重水。这一结果与长期存在的实验结果相一致，这些结果至今仍无法解释。
2023-03-23 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.med-ph
Quantum statistical model of nonlinear inverse bremsstrahlung absorption in strongly coupled plasmas
本文提出了一种计算激光在稠密等离子体中碰撞逆韧致辐射吸收的新方法。所使用的量子统计形式主义允许避免在经典方法中必需的{ \em ad hoc}截止。因此，目前的方法仍然可靠的强电子-离子相互作用。此外，这两个动态的，依赖于场的响应和硬电子-离子碰撞，始终纳入。后者以平均的方式被视为阻止力，而阻止力又被转换为摩擦力的形式。在这里，第一次阻止功率和碰撞激光吸收的问题之间的联系。这使得理论开发的阻止功率计算，如量子T矩阵的方法，被应用到碰撞激光吸收的问题。新的方法适应的低频和高频的限制，在文中解释，是有效的任意激光场强度。与经典的MD模拟的比较表明，新方法的有效性在宽的参数范围内测试。
2009-05-27 physics.plasm-ph
Time-dependent charged particle stopping in quantum plasmas: testing the G1-G2 scheme for quasi-one-dimensional systems
温暖的致密物质-一种介于固体和等离子体相之间的奇异的高度压缩状态，目前引起人们的高度兴趣，特别是对于紧凑的天体物理物体、高压实验室系统和惯性约束聚变。对于许多应用，量子等离子体与高能粒子的相互作用是至关重要的。此外，该系统往往被驱动远远脱离平衡。在这种情况下，人们对与时间相关的模拟非常感兴趣，以了解物理学，特别是在热化过程中。最近提出了一种新的多粒子技术G1-G2方案[N. Schlünzen等人，物理修订信函\textbf{124}，076601（2020）]，其允许相互作用量子系统的时间演化的第一原理模拟。在这里，我们将此方案应用到空间均匀的稠密量子等离子体（jeldom），并探讨其性能。为此，G1-G2格式转换为动量表示，并提出了准一维模型系统的第一个结果。
2023-02-13 cond-mat.str-el physics.plasm-ph
Charged Particle Stopping Power Effects on Ignition: Some Results from an Exact Calculation
Brown、Preston和Singleton（BPS）最近对带电粒子阻止能进行了完全严格的第一性原理计算。这种计算是精确的领导和次领导秩序的等离子体数密度，包括两体量子散射的精确处理。因此，BPS计算是非常准确的等离子体制度期间实现的点火和燃烧的惯性约束聚变胶囊。对于氘-氚聚变，3.5 MeV的α粒子范围往往比文献中大多数模型预测的要长20-30%，并且沉积到离子中的能量往往更小。初步的数值模拟表明，这增加了实现点火所需的ρ-R。
2008-02-21 physics.plasm-ph
Ion stopping from bound and free electrons in plasmas: A channel-mixed RPA approach with average-atom orbitals
Center for Nonlinear Studies, Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室非线性研究中心）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；Pacific Fusion Corporation（太平洋聚变公司）
本研究开发结合平均原子轨道的通道混合RPA方法，精确处理等离子体中离子阻止的束缚与自由电子贡献，经验证可高效预测宽范围极端条件下的阻止效应，并分析了warm dense matter实验的理论-实验差异来源。
2026-08-04 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Interaction of ultrarelativistic electron and proton bunches with dense plasmas
在这里，我们讨论的可能性就业的超相对论电子和质子束产生高等离子体尾场在稠密等离子体中由于切伦科夫共振等离子体束相互作用。我们估计这样的唤醒和最小系统长度的最大振幅可以在给定的聚束参数产生。
2012-01-05 physics.plasm-ph
Simulation of a collision-less planar electrostatic shock in a proton-electron plasma with a strong initial thermal pressure change
当激光脉冲烧蚀固体靶时，激光脉冲能量的局部沉积在等离子体中引入了高的热压力梯度。该激光加热的等离子体进入环境介质（电离的残余气体）的热膨胀触发无碰撞等离子体中的非线性结构的形成。在这里，一个电子质子等离子体建模与粒子在细胞（PIC）模拟再现等离子体膨胀的方面。在等离子体的热压力中引入跳跃，在该跳跃上，否则空间均匀的温度和密度以因子100变化。来自热等离子体的电子膨胀到冷等离子体中，并且电荷不平衡将冷电子束拖到热等离子体中。这种双层降低了电子温度梯度。与等离子体膨胀到真空中相比，低压等离子体的存在修改了质子动力学。热压力的突变发展成一次冲击。快速质子以束的形式从热等离子体运动到冷等离子体中，导致在电子和质子分布中形成相空间空穴。质子相空间空穴发展成使束热化的二次激波。
2009-11-26 physics.plasm-ph
Self-modulation instability of a long proton bunch in plasmas
建立了一个相对论长质子束团在均匀等离子体中传输的自调制不稳定性的解析模型。自调制质子束团共振激发大振幅等离子体波（尾场），可用于加速等离子体电子。给出了线性增长率和幂级数的解析表达式。我们采用全三维粒子模拟方法研究了光束的自调制和向非线性阶段的跃迁。结果表明，质子束团的自调制与破坏等离子体波的软管不稳定性相互竞争。提出了一种方法，并通过PIC模拟研究，以规避这个问题，依赖于种子的自调制不稳定性的聚束。
2010-03-30 physics.plasm-ph
Staged laser acceleration of high quality protons from a tailored plasma
提出了一种利用激光驱动近临界密度等离子体加速质子的新方案。具有定制密度分布的等离子体允许质子的两级加速。质子在激光驱动的尾流场中被预加速，然后被从等离子体后侧发射的无碰撞激波进一步加速。冲击波的横向尺寸很小，它会产生一个很强的空间电荷场，使质子散焦，只有那些能量最高、能量扩散最低的质子才能保持准直。理论和数值分析表明，产生的高能质子束具有几十倍的能量扩展，几个度的发散和几个nC的电荷。该方案表明，有效地产生准单能质子束的能量高达几百兆电子伏的PW级超短激光。
2018-09-20 physics.plasm-ph
Collisional stopping power of ions in warm dense matter
University of Michigan（密歇根大学）；Sandia National Laboratory（桑迪亚国家实验室）；University of Rochester（罗切斯特大学）
基于等离子体动理论，结合费米简并效应和平均原子模型中的强库仑关联，发展了离子在温稠密物质中碰撞阻止本领的模型，并验证了其准确性。
2025-11-11 physics.plasm-ph
Laser-plasma accelerated protons: energy increase in gas-mixtures using high mass number atomic species
利用二维粒子模拟方法研究了在激光等离子体加速过程中，利用高质量数原子的混合气体来提高质子能量的问题。比较和讨论的情况下，一个纯的氢等离子体，和等离子体含有较高的质量数物种与一个小的百分比的氢，我们证明了混合物增强加速质子的能量。我们还表明，使用气体混合物引入了使用密度比来改变物种的相对加速度的可能性。
2019-06-22 physics.plasm-ph
Excitation of plasma wakefields by proton beam
给出了质子驱动等离子体尾场加速器（PDPWFA）的驻波解。本文讨论了由自调制不稳定性产生的等间距质子微聚束串对尾流场的激发。同时，考虑到外部磁场对束流聚焦控制的必要性，研究了磁场对尾流场结构的影响。
2020-04-08 physics.plasm-ph
An Enhanced RPA-LDA Model for Ion Stopping Power from Cold Matter to High-Energy Density Plasmas: A Unified, Open-Source Framework
Mehlhorn Engineering Consulting Services（梅尔霍恩工程咨询服务公司）；Prism Computational Sciences（棱镜计算科学）
提出增强型RPA-LDA模型，通过四项修正统一描述从冷固体到高能量密度等离子体的离子阻止本领，与实验和数据库吻合，并扩展至质子和α粒子的总阻止本领。
2026-07-01 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph physics.comp-ph
One-dimensional thermal pressure-driven expansion of a pair cloud into an electron-proton plasma
最近，当激光产生的电子对云与环境等离子体相互作用时，观察到了双折射不稳定性。它驱动的磁场足够强大，可以磁化和加速周围的电子。这是感兴趣的，以确定是否以及如何对云驱动的不稳定性可以加速离子在实验室或天体物理等离子体。为此，膨胀的本地化对云的温度为400千电子伏到一个较冷的环境中的电子-质子等离子体的一维粒子在细胞（PIC）的模拟研究。云的膨胀触发了电子相空间空穴的形成，这些空穴将一些质子加速到MeV的能量。即将到来的激光可能会提供所需的能量来创造一个可以加速质子的云。
2018-05-22 physics.plasm-ph
Proton Imaging of High-Energy-Density Laboratory Plasmas
质子成像已成为测量高能量密度（HED）实验室等离子体中电磁场的关键诊断。与其他诊断磁场的技术相比，质子成像是一种非微扰测量，可以同时提供高空间和时间分辨率以及区分电场和磁场的能力。因此，质子成像已被用于广泛的HED实验，从惯性约束聚变到实验室天体物理学。概述了质子成像的最新技术，包括详细讨论实验考虑，如质子源和探测器，质子成像分析的理论，并调查实验结果证明的应用范围。质子成像发展的前沿课题也进行了描述，随着对该领域的未来展望。
2022-12-16 physics.plasm-ph
Enhanced Proton Acceleration by an Ultrashort Laser Interaction with Structured Dynamic Plasma Targets
我们的实验表明，相对温和的超短激光脉冲和结构化的动态等离子体靶的质子到高能量的显着增强的加速。通过在蓝宝石衬底上特殊沉积雪靶并使用精心设计的预脉冲，从5TW激光器中检测到在窄立体角中发射的能量超过21MeV的高质子产额。我们的模拟预测，使用所提出的方案质子可以加速到150兆电子伏以上的能量由100太瓦激光系统。
2013-02-28 physics.plasm-ph
Enhancement on Laser Intensity and Proton Acceleration Using Micro-tube Plasma Lens Targets
提出了一种用于增强和操纵激光等离子体相互作用的空心圆柱形微米尺度结构。通过三维粒子模拟表明，入射激光脉冲强度在管内增强。对强化的详细研究优化了管尺寸，并提供了管内强度的表征。通过将微管等离子体透镜耦合到传统的平坦界面，我们显示出在靶强度的增加。我们详细的质子能量增强作为一个潜在的应用微管等离子体透镜目标，其中管结构的作用，以集中的光，并提供额外的电子，提高加速鞘场。
2016-03-17 physics.plasm-ph
Excitation of plasma wakefields by intense ultra-relativistic proton beam
本文给出了强流超相对论质子束激发非线性电子等离子体波的精确解析行波解。它带出的基本物理纵向电场特性的激发尾波形成的驱动梁后面。结果进一步补充了一个完全相对论粒子在细胞（PIC）代码OSIRIS在二维几何。模拟中的等离子体和束流参数的选择与实验工作一致，它为我们提供了预期的轴向和横向电场分布。进一步扩展调查提供了一个解析描述的尾波激发的等间距小质子束训练与列入非相对论等离子体离子动力学。结果表明，尾流场的振幅并不随质子束团数目的增加而无限增长。相反，它会饱和到一个明确的极限。
2020-04-03 physics.plasm-ph
Preventing ash from poisoning proton-boron 11 fusion plasmas
针对pB11聚变中α粒子导致压力和轫致辐射损失的问题，本文提出将等离子体分为聚变区与α存储区的分离策略，从而在不快速提取α粒子的情况下实现净发电。
2025-02-18 physics.plasm-ph
Temperature Dependence of Beam on Plasma Stopping Power in the Resonance Regions of Fusion Reactions
本文利用 Brown-Preston-Singleton 解析公式研究 d-t、d-³He 与 p-¹¹B 聚变共振区束流阻止本领随温度的变化，发现量子修正使其下降比 T^-3/2 更慢。
2025-02-19 nucl-ex nucl-th physics.acc-ph
Characterizing filamentary magnetic structures in counter-streaming plasmas by Fourier analysis of proton images
质子成像是探测等离子体中电磁场的有力工具，可提供场拓扑的路径集成图。然而，在场结构高度不均匀的情况下，从质子图像推断基础场的空间特性可能是困难的。这个问题的例子是最近的实验，使用质子成像探测的无碰撞逆流等离子体中的韦伯不稳定性所产生的附加磁场结构。在本文中，我们进行分析和数值分析的质子图像的系统包含许多磁丝。我们发现，在一般情况下，质子图像上观察到的功能并不直接对应于磁丝之间的间距（磁波长），如先前所假设的，而是对应于细丝的大小。我们证明了这一结果的合成质子图像的傅立叶分析许多随机配置的磁丝。我们的结果有助于指导解释实验质子图像的等离子体中的磁性结构。
2019-10-09 physics.plasm-ph
Enhanced laser-driven proton acceleration via improved fast electron heating in a controlled pre-plasma
超强激光脉冲与固体的相互作用在很大程度上受到真空-固体界面处的等离子体梯度的影响，该等离子体梯度改变了吸收并最终控制了加热电子的能量分布函数。一个微米尺度长度的等离子体已被预测产生一个显着的增强的能量和重量的快速电子人口和发挥主要作用，在激光驱动的质子加速与薄箔。本文报道了最近在超相对论强度下激光与箔靶相互作用加速质子的实验结果。我们发现，当用低能量飞秒预脉冲辐照引入微米尺度长度的预等离子体时，质子截止能量增加了三倍。我们的现实的数值模拟同意所观察到的质子截止能量的增益，并确认随机加热的快速电子的加速鞘场的增强的作用。
2021-06-01 physics.plasm-ph
Polarized proton acceleration in ultra-intense laser interaction with near critical density plasmas
采用三维粒子模拟方法研究了超强激光与靶相互作用中多GeV能量极化质子束的产生。考虑了质子加速的近临界密度等离子体靶，靶中含有预极化的质子和氚离子。预极化质子在注入前首先被激光辐射压力加速，然后在气泡状尾流场中进一步加速。通过T-BMT方程跟踪质子极化的时间动力学，发现质子极化状态可以被激光场和尾流场的磁分量改变。的质子加速和极化的离子种类的比率的依赖关系被确定，并且它被发现，质子可以被有效地加速，只要它们的相对分数是小于20%，在这种情况下，气泡的大小是足够大的质子，以获得足够的能量，以克服气泡注入阈值。
2021-03-26 physics.plasm-ph
Imprint of the stochastic nature of photon emission by electrons on the proton energy spectra in the laser-plasma interaction
在量子辐射占优的情况下，研究了光子发射的随机性效应对激光等离子体相互作用中质子能谱的影响，为实验观测光子发射的随机性效应提供了理论依据.我们通过二维粒子模拟计算光子发射量子力学和等离子体动力学半经典。由超强激光脉冲产生和驱动的超相对论等离子体与另一强激光脉冲正面碰撞，由于辐射反应效应，电子减速，由于电荷分离力，导致质子能谱显著压缩。在所考虑的制度的SE证明在移动的平均能量的质子高达数百兆电子伏。这种效应相对于激光和目标参数是鲁棒的，并且可以在很快可用的强激光设施中测量。
2019-04-19 physics.plasm-ph
MPRAD: A Monte Carlo and ray-tracing code for the proton radiography in high-energy-density plasma experiments
质子射线照相术用于各种高能量密度（HED）等离子体实验。在本文中，我们描述了一个Monte Carlo和射线追踪模拟工具，称为MPRAD，可用于模拟质子束在任意三维电磁场中的偏转，以及质子束的库仑散射和阻止本领的扩散。冷物质和完全电离等离子体中的库仑散射和阻止本领模型结合使用插值。我们讨论了MPRAD在HED等离子体实验相关的几个设置中的应用，其中等离子体密度可以在扩散质子束和影响质子图像的预测和解释中发挥作用。它示出了如何扩散，由于等离子体密度可以影响的分辨率和动态范围的质子照相术。
2019-11-20 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Ultimate plasma wakefield acceleration with 400 GeV proton driver
发现了一种新的质子驱动等离子体尾场加速机制，即等离子体非线性使激发波相速度比质子相速度大。如果束电荷比激发非线性波所需的最小值大得多，则在选择纵向等离子体密度分布以使波速度接近光速方面有足够的自由度。这使得电子或正电子可以用400 GeV的质子驱动器加速到大约200 GeV。
2021-05-21 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Focusing of a Long Relativistic Proton Bunch in Underdense Plasma
讨论了长相对论质子束团在欠密等离子体中传输时所经历的聚焦效应。我们表明，与2D准静态模拟的等离子体的存在下的束的响应提供了一个聚焦力的质子。我们讨论了等离子体的有限横向尺寸对过程动力学的影响，并介绍了欧洲核子研究中心AWAKE实验中进行的测量。
2023-02-08 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Collisionless tangential discontinuity between pair plasma and electron-proton plasma
我们研究与一维粒子在细胞（PIC）模拟的膨胀对云成磁化的电子-质子等离子体，以及形成和随后的传播的切向不连续性，分离两个等离子体。它的传播速度取这样一个值，即不连续性的磁压力与对云的热压力和质子的冲压压力相平衡。质子被不连续性加速到超过快磁声速10倍的速度。超临界快磁声激波形成在这个束的前面。在激波下游和不连续点前方质子温度的增加使不连续点保持完整。我们通过在模拟边界处向均匀的电子-质子等离子体中注入一对云来产生不连续性，该等离子体被垂直的磁场渗透。在X射线双星（微类星体）的相对论对喷流中，无碰撞切向不连续性与其内部茧的相对论轻子永久接触，它们成为无线电同步辐射的来源。
2020-02-18 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Numerical Studies of Electron Acceleration Behind Self-Modulating Proton Beam in Plasma with a Density Gradient
目前在圆形加速器中可用的高能质子束携带足够的动量，可以将高强度的电子和正电子束加速到TeV的能量尺度，在几百米的等离子体中，密度约为1 e15 1/cm^3。然而，在这种密度下的等离子体波长比高能质子束的典型纵向尺寸短100-1000倍。因此，长质子束（~10 cm）在等离子体中的自调制不稳定性（SMI）应被用来创建微束团的训练，然后驱动等离子体尾流共振。改变等离子体密度分布提供了一种简单的方法来控制SMI的发展和粒子在此过程中的加速。我们提出了模拟的可能使用的等离子体密度梯度作为一种方式来控制电子束的加速在SMI的发展过程中的400 GeV的质子束在10米长的等离子体。本文的工作是在欧洲核子研究中心质子驱动等离子体尾场加速的原理验证实验AWAKE项目的背景下完成的。
2015-11-13 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Proton Acceleration in Underdense Plasma by Ultraintense Laguerre-Gaussian Laser Pulse
采用三维粒子模拟方法研究了短脉冲强拉盖尔-高斯（LG）激光作用下低密度等离子体中见证质子的加速过程。在LG 10激光脉冲的驱动下，形成了一个轴上有电子柱的特殊气泡，在气泡中质子可以被横向聚焦场很好地限制，并被纵向尾流场加速。避免了在低密度等离子体中用高斯激光脉冲加速之前散射的风险，并且质子被稳定地加速到更高的能量。在模拟中，质子束在2.14 × 10 ~（22）W/cm ~ 2的LG ~（10）激光脉冲驱动下，在欠密氚等离子体中从1 GeV加速到7 GeV。
2014-07-24 physics.optics physics.plasm-ph
Evolution of a plasma column measured through modulation of a high-energy proton beam
等离子体尾流场加速是一种利用电磁场来加速粒子束的方法，该电磁场的数量级大于在传统的射频腔中发现的电磁场。等离子体尾场加速器的核心部件是等离子体源，其范围从激光驱动实验中使用的毫米级气体射流到AWAKE实验中使用的十米长的铷室。中性气体的密度是实验的受控输入，但电离后等离子体的密度取决于许多因素。AWAKE使用高能质子束来驱动等离子体尾场，尾场通过以等离子体频率调制质子束来对质子束团产生反馈作用。我们通过测量质子束的调制频率来推断等离子体密度，并且通过改变质子束相对于电离激光脉冲的到达来测量密度随时间的演化。使用这种技术，我们发现了一个微秒长的稳定的等离子体密度，然后在密度的快速衰减。电离后等离子体的稳定性对设计更长的蒸汽室有影响，这些蒸汽室可用于将粒子束加速到极高的能量。
2020-06-17 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Experimental Study of Wakefields Driven by a Self-Modulating Proton Bunch in Plasma
实验研究了等离子体中高度相对论性质子束团自调制时的纵向和横向尾流场。我们发现尾波场的增长和振幅随着种子振幅的增加以及等离子体中的质子束团电荷的增加而增加。我们研究横向尾场使用的最大半径的质子束分布测量屏幕上下游的等离子体。我们通过外部注入电子并测量其最终能量来研究纵向尾场。测量结果与理论和数值模拟预测的趋势一致，验证了我们对自调制发展的理解。实验是在先进尾场实验（AWAKE）的背景下进行的。
2020-07-09 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Plasma Wakefield Acceleration with a Modulated Proton Bunch
研究了通过调制长质子束团可以获得的等离子体尾波场振幅。我们发现，在长聚束的限制相比，等离子体波长，加速场的强度是成正比的驱动聚束中的粒子数和成反比的横向聚束尺寸的平方。利用现有质子加速器的参数对标度律进行了详细的模拟测试和验证，并实现了大电场，达到1 GV/m的LHC聚束。在这种情况下，发现超过6 TeV的测试电子的能量增益。
2011-05-06 physics.acc-ph physics.plasm-ph
