On The Origin of Super-Hot Electrons from Intense Laser Interactions with Solid Targets having Moderate Scale Length Preformed Plasmas
我们使用PIC模型来确定负责观察到的超热电子的产生在超强激光等离子体与固体靶与预形成的等离子体相互作用的加速机制。我们确定了几个功能的直接激光加速（DLA），驱动超热电子的产生。我们发现，在这种制度下，变得超热的电子主要是通过一种循环机制注入的，我们称之为循环注入直接加速（LIDA）。
2014-01-20 physics.plasm-ph
Thomson scattering from near-solid density plasmas using soft x-ray free electron lasers
我们提出了一个集体汤姆逊散射实验在真空紫外自由电子激光设施在DESY（FLASH），其目的是诊断温暖的致密物质在近固体密度。感兴趣的等离子体区域标志着从理想等离子体到相关和简并多粒子系统的过渡，并且是当前感兴趣的，例如在ICF实验或实验室天体物理学中。对这种等离子体的等离子体诊断是一个长期存在的问题。在泵浦-探测散射实验中，利用高亮度辐射探测等离子体，揭示了集体电子等离子体模式（等离子体）。独特的散射特征允许推断基本的等离子体性质。对于处于热平衡的等离子体，电子密度和温度由等离子体振子模式的散射确定。
2006-11-28 physics.plasm-ph
Femtosecond resolved mega-gauss magnetic field evolution in an intense laser generated solid plasma
我们利用泵浦-探测法拉第旋转技术，首次对固体等离子体中由100 fs、10^16 W cm^-2、806 nm激光场产生的巨磁场进行了飞秒分辨演化。
2001-07-31 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Shock width measured under liquid and solid conditions in a 2D dusty plasma
冲击的宽度进行了比较，在液体和固体条件下，一个二维层的带电微球悬浮在等离子体中。在这种强耦合的尘埃等离子体中，通过以超音速移动激励器导线，然后使其停止，冲击波以冲击波的形式发射。用两种方式制备的微球层重复实验：晶体状固体和液体。使用激光加热维持液体，条件与固体中的条件相同。发现液体中的激波宽度小于固体中的激波宽度，固体中的激波宽度为4至6个晶格常数。这些测量是基于密度分布的高梯度区域。从颗粒坐标获得的配置文件，通过高速视频成像测量。在激波的参考系中，通过结合一系列图像中的粒子坐标，提高了空间分辨率。
2020-10-08 physics.plasm-ph
Slow plastic creep of 2D dusty plasma solids
我们报告复杂的等离子体实验，辅助数值模拟，提供了一个替代的多晶固体物质的宏观响应之间的定性联系小剪切力和潜在的微观过程。在静态蠕变制度，我们已经确定的指数的剪切速率依赖的剪切应力和缺陷密度，分别为$α= 1.15 \pm 0.1$和$β= 2.4 \pm 0.4$。我们发现，位错对的形成和快速滑移运动的晶格是占主导地位的过程。
2014-06-20 physics.plasm-ph
Optical Probing of Ultrafast Laser-Induced Solid-to-Overdense-Plasma Transitions
该研究利用单发近红外探针透射测量并结合固态与动力学等离子体模型，可视化纳米类金刚石碳膜在低强度激光上升沿向过稠密等离子体转变的亚皮秒过程。
2023-09-01 physics.plasm-ph
Ultrarelativistic electron bunches of solid densities and nuclear radiation from nanolayers-plasma-targets under superintense laser pulses
我们认为非线性相互作用的相对论强度的超功率激光脉冲与纳米层和固体等离子体靶对生产高能量密度的电子束团随着核辐射（硬$% γ$ -量子和正电子通量）。结果表明，拍瓦激光器能够通过双靶方案产生高密度场自由电子/正电子聚束和能量高达$200$ MeV的大量$γ$ -量子。对实际超短紧聚焦强非平面线偏振和圆偏振超相对论激光脉冲的3D 3V问题进行了数值模拟。
2015-07-27 physics.plasm-ph
Stark profiles modeling of radiation lines originating from atomic autoionizing states in dense plasmas, solid state matter under short intense XUV/X-ray free electron laser irradiation
本文对稠密等离子体中自电离原子态斯塔克线轮廓的标准计算方法进行了修正。这是由于在计算自电离态的原子布居数时考虑等离子体电荷成分产生的微电场的影响的重要性，从而导致在标准理论的框架内对斯塔克线轮廓的计算进行修改。这是由于即使在稠密等离子体中，自电离原子态的性质也远离玻尔兹曼分布，这对标准斯塔克轮廓计算理论中使用的统计方法产生了严重的怀疑。本文讨论了X射线自由电子激光（XFEL）与固体密度物质相互作用产生的致密等离子体辐射的重要性。
2017-02-09 physics.plasm-ph
Radiation From Particles Moving in Small-Scale Magnetic Fields Created in Solid-Density Laser-Plasma Laboratory Experiments
由高强度激光产生的等离子体通常会形成动力学流不稳定性，例如韦伯不稳定性，其导致自发产生高振幅、缠结的磁场。这些场通常存在于小的空间尺度上，即“亚拉莫尔尺度”。通过小尺度电磁（EM）湍流运动的带电粒子的辐射具有不同于同步辐射和回旋辐射的光谱特性，并且它携带关于EM场结构和演化的统计特性的有价值的信息。因此，这种来自激光产生的等离子体的辐射可以提供对潜在的电磁湍流的洞察。在这里，我们调查的前景，并证明了这种直接辐射诊断的可行性，温和的相对论性，固体密度的激光等离子体在实验室实验中产生的。
2015-10-06 physics.plasm-ph
Electron heating and radiation in high aspect ratio sub-micron plasma generated by an ultrafast Bessel pulse within a solid dielectric
当超快贝塞尔光束在超导体内部传播时，会产生一个高纵横比的等离子体圆柱体，其直径为纳米级，延伸范围为几十微米到厘米。利用粒子模拟方法研究了强超快激光脉冲与等离子体棒的相互作用。我们表明，电子被加热和加速到千电子伏的能量，通过过境加速内的共振波瓣在临界表面附近，并计算其辐射图案。
2023-01-06 physics.plasm-ph
Kinetic modeling of the electric double layer at a dielectric plasma-solid interface
对于与介质表面接触的无碰撞等离子体，其中以单位概率电子和离子，分别被吸收和中和，从而将电子和空穴注入到导带和价带中，我们研究了电介质内的非辐射电子-空穴复合等离子体损耗的动力学。我们得到一个自洽嵌入的双电层，合并与准中性，无场区域内的等离子体和固体。在描述了用于求解两组玻尔兹曼方程的数值方案之后，一组用于等离子体的电子和离子，一组用于固体的电子和空穴，这一传输问题引起，我们提出了p掺杂电介质的数值结果。除了潜在的，密度，和通量分布，等离子体引起的电子和空穴分布函数的变化进行了讨论，从微观上看，在电介质内的等离子体损耗出现。
2020-04-15 cond-mat.mes-hall physics.plasm-ph
Dense Electron-Positron Plasmas and Ultra-Intense Bursts of Gamma-Rays from Laser-Irradiated Solids
在模拟10 PW激光撞击固体的过程中，我们证明了产生纯电子-正电子等离子体的可能性，这些过程与那些被认为在高能天体物理环境中运行的过程相同。最大正电子密度达到10^26/m^3，比之前的实验高出7个数量级。此外，35%的激光能量被转换成强度为10^22 W/cm ^2的伽马射线爆发，这可能是实验室中最强的伽马射线源。这种吸收导致在新的“QED-等离子体”机制中，电子对和伽马射线产生与经典等离子体物理之间的强反馈。
2012-06-06 physics.plasm-ph
Charge kinetics across a negatively biased semiconducting plasma-solid interface
本文研究了负偏压半导体等离子体-固体界面上的自洽双极电荷动力学。对于特定的情况下，薄锗层与非极性电子-声子散射，夹在欧姆接触和无碰撞的氩等离子体之间，我们计算的电流-电压特性，并表明它是由半导体的电子微观物理的影响。我们还获得了空间和能量解析通量和层内的电荷分布，从而可视化的行为的载流子负责的电荷传输。虽然不是定量的，因为锗能带结构的粗糙模型和忽略粒子非守恒散射过程，如碰撞电离和电子-空穴复合，在所涉及的能量不能被忽略，我们的结果清楚地表明：（i）通过界面的电流是由相当热的载流子和（ii）完美的吸收体模型，通常用于描述穿过等离子体-固体界面的电荷输运，但不能用于半导体界面。
2022-02-01 physics.plasm-ph
Strong Evidence of Plasma-like Behavior for Ion-Solid Collisions
本文用X射线能谱研究了能量在0.7- 3.0MeV/u范围内各种入射离子通过薄碳膜的电荷态分布。这种技术被发现是适当的隔离的电荷状态分布在体从表面的电荷变化现象，通过测量的权利，在相互作用区，即在t=0。这一观点已被不同的理论方法所证实。令人惊讶的是，它被发现，在散装测量的电荷状态分布，表现出洛伦兹分布，这是任何等离子体的一个重要特征。这种行为的发生表明，离子-固体碰撞构成了固体靶体中的稀薄等离子体。因此，这项工作有望在各个领域，特别是等离子体物理和天体物理学中具有实际意义。
2015-06-26 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Investigating Solid-Fluid Phase Coexistence in DC Plasma Bilayer Crystals: The Role of Particle Pairing and Mode Coupling
Indian Institute of Science Education and Research（印度科学教育研究院）；University of Saskatchewan（萨斯喀彻温大学）；Aix-Marseille Université（艾克斯-马赛大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）
研究通过双层尘埃等离子体晶体中的粒子配对与模式耦合，揭示固-液相共存现象及结构不稳定性的驱动机制。
2026-02-17 physics.plasm-ph
Observation of ultrafast solid-density plasma dynamics using femtosecond X-ray pulses from a free-electron laser
短脉冲高强度激光与固体相互作用的复杂物理现象迄今为止还很难通过实验来理解。由于缺乏探测复杂电子动力学和竞争不稳定性的实验能力，这阻碍了基于紧凑激光的下一代次级辐射源的开发，例如用于肿瘤治疗[Bulanov 2002，ledingham 2007]，实验室天体物理学[Remington 1999，Bulanov 2015]和聚变[Tabak 2014]。目前，激光与固体相互作用过程中发生在纳米和飞秒尺度上的等离子体基本动力学过程只能通过模拟来阐明。在这里，我们实验表明，飞秒X射线自由电子激光脉冲的小角度X射线散射有利于新的能力，在固体密度，允许同时纳米空间和飞秒时间分辨率的强烈的短脉冲激光等离子体相互作用的直接原位表征，直接验证在短脉冲高强度激光照射的固体密度目标的电子密度动力学的数值模拟。对于激光驱动的光栅目标，我们测量固体密度等离子体膨胀，并观察到产生的瞬态光栅结构的前的预刻光栅，由于等离子体膨胀，这是一个迄今为止未知的效果。我们希望我们的研究结果将为新的时间分辨研究铺平道路，指导未来的激光驱动粒子和光子源的发展。
2018-01-25 physics.plasm-ph
Particle-in-cell simulations of laser-plasma interactions at solid densities and relativistic intensities: the role of atomic processes
强激光与固体相互作用的直接研究仍然是一个巨大的挑战，因为许多耦合的物理机制，如直接激光加热，电离动力学，带电粒子之间的碰撞，静电或电磁不稳定性，仅举几例。在这里，我们提出了一个完整的粒子模拟（PIC）框架，这使我们能够计算激光固体相互作用的“第一性原理”的方式，几乎涵盖了“所有”的耦合物理机制。除了上述机制，数值自加热的PIC模拟，这通常出现在固体密度等离子体，也很好地控制所提出的“分层密度”方法。这种方法可以很容易地实现到国家的最先进的PIC码。特别是，在相对论强激光-固体相互作用中，在大尺度预形成等离子体的存在下，电子加热/加速的重新研究的PIC代码。结果表明，碰撞阻尼（即使它是非常弱的）可以显着影响电子加热/加速在前面的目标。此外，当固体被剧烈加热和电离时，韧致辐射将增强$2\sim3$倍。对于所考虑的情况下，其中激光强度为$10^{20}\ \text{W}/\text{cm}^2$和预等离子体在固体靶的前面的尺度长度为$10\ μ\text{m}$，碰撞阻尼耦合电离动力学和韧致辐射被示出降低“截止”电子能量由$25\%$。此外，欧姆加热产生的电阻性电磁场也起着不可忽略的作用，必须考虑到真实的激光-固体相互作用。
2017-03-15 physics.plasm-ph
Attosecond dispersion as a diagnostics tool for solid-density laser-generated plasmas
极紫外脉冲可以通过电离的固体密度目标传播，不像光脉冲，因此有可能在亚飞秒时间尺度上探测这种等离子体的内部。提出了一种基于极紫外阿秒探测脉冲色散的固体密度激光等离子体综合诊断方法。通过计算极紫外探测脉冲在激光等离子体中传播的色散，证明了这种方法的理论可行性。等离子体动力学是使用粒子模拟计算的，而探针的色散是使用外部伪谱波解算器计算的，从而在计算色散时具有高精度。这种方法的应用说明薄膜塑料和铝目标照射的高强度泵浦脉冲。通过比较探测脉冲相对于泵浦脉冲在不同延迟处的色散，可以跟踪等离子体在其分解时的演变。色散的高频端提供了线积分电子密度的信息，而较低的频率更多地受到沿探针路径遇到的最高密度的影响。此外，薄膜干涉的存在可以用来研究等离子体表面的演变。
2022-04-26 physics.plasm-ph
Generation of mega-gauss axial and azimuthal magnetic fields in a solid plasma by ultrahigh intensity, circularly polarised femtosecond laser pulses
实验和模拟表明，圆偏振飞秒激光在固体等离子体中同时产生量级相当的轴向和方位角磁场，且圆偏振增强轴向约束，并捕捉到磁场的湍流演化。
2024-05-23 physics.plasm-ph
Subpicosecond dynamics of pre-plasma on a solid, formed by a ultra-high contrast, relativistic intensity pulse
利用光谱干涉技术，测量了超高对比度（10 $^{-9}$）高强度（2 $\times$ 10 $^{18}$ W/cm $^{2}$）脉冲产生的等离子体的亚皮秒时间分辨等离子体前尺度长度和早期膨胀（$<$ 12 ps）。我们测量了3-15 nm范围内的预等离子体尺度长度。这一测量对于理解激光与超热电子的耦合机制起着至关重要的作用，因此对于激光驱动离子加速和快速点火实现聚变具有重要意义。
2021-10-27 physics.optics physics.plasm-ph
On the Attraction of Matter by the Ponderomotive Miller Force
波诱导物质引力是等离子体中电磁波有质动力强迫的一个独特方面。密勒力，有时也被称为梯度力，是一种特别有趣的力，因为作用在等离子体上的密勒力的方向和大小取决于波的频率。虽然等离子体通常被认为是气态形式，但固体也可以被视为等离子体，表示为固态等离子体。磁化固态等离子体中的波效应的第一个实验证明（伦德奎斯特，1949年，赫洛夫森，1950年）是在阿尔文（1942年）提出磁流体动力学（MHD）波可能存在之后。然而，从那时起，我们对MHD/Alfvén波的大部分知识基础都来自太空和实验室（气态）等离子体。因此，这是及时的，进一步研究的适用性e/m波有质动力强迫的固态等离子体。在这份报告中，我们讨论的有质动力米勒力的固态等离子体的适用性。在这个阶段，论文将是定性的，基于空间等离子体的理论发展。我们假设e/m波的能量和动量在构成固态等离子体的薄表面层中传递。米勒力是由表层中建立的波压梯度引起的。由于固体构成了一个耦合系统（晶格），密勒力将作用于物体中的所有原子，总的力受波输入功率的限制。从卡文迪什真空实验（Lidgren和Lundin，2010年）获得的实验结果的定量比较给出了令人惊讶的理论和实验之间的良好协议。为了进一步证明物质的e/m波吸引力，我们进行了模拟，考虑到测得的钟摆偏移。
2010-05-26 physics.plasm-ph
Theory of symmetric screening for solids and plasmas
由于作者发现的错误，这篇论文已被撤回。本文的正确版本发表在：Tomasz M. Rusin，Wlodek Zawadzki，“Hartree近似中对称屏蔽的量子理论”，Phys. stat. Sol. (b)243，1286-1295（2006），DOI：10.1002/pssb.200541204。
2007-04-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.plasm-ph
Mapping giant magnetic fields around dense solid plasmas by high resolution magneto-optical microscopy
利用高灵敏度磁光显微镜研究了强p偏振激光（~10^{16} W.cm^{-2}，100 fs）辐照磁带产生的致密固体等离子体周围的磁场分布。我们提出了巨型轴向磁场的证据，并首次绘制出这些磁场的空间分布图。通过使用轴向磁场分布作为诊断工具，我们发现的证据与等离子体的角动量。我们相信这项研究对于研究磁性材料在超短强激光脉冲影响下的磁化或去磁过程具有重要意义。
2007-10-04 cond-mat.other physics.plasm-ph
Equation of state of fully ionized electron-ion plasmas. II. Extension to relativistic densities and to the solid phase
改进了由浸入可极化电子背景中的点状离子组成的非理想库仑等离子体的解析状态方程（physics/9807042），大大扩展了其适用范围。首先，在电子是相对论性的高密度下，库仑液体的自由能中的电子屏蔽贡献的拟合被细化。其次，我们计算了库仑固体（体心立方和面心立方）的屏蔽贡献，并推导出解析拟合表达式。第三，我们提出了一个简单的近似的内部和自由能的液体单组分等离子体的离子，最近的蒙特卡罗模拟的数值误差内准确。得到了单组分等离子体固液相变时耦合参数的更新值：Gamma_m = 175.0（+/-0.4）。
2002-04-03 astro-ph physics.plasm-ph
Extreme energy density confined inside a transparent crystal: Solid - plasma - solid transformations, status and perspectives
在过去的十年中，已经证明超短强激光脉冲紧密地聚焦在透明电介质内部深处产生超过几个MJ/cm 3的能量密度。这种具有极高加热和淬火速率的能量集中导致不寻常的固体-等离子体-固体转化路径，克服了形成先前未知的高压材料相的动力学障碍，这些高压材料相保存在周围的原始晶体中。这些结果是在空间和时间上具有高斯形状的脉冲下得到的。最近表明，贝塞尔形脉冲可以转化更大量的材料，并且据称产生比高斯（GB）脉冲实现的更高的能量密度。在这里，我们提出了一个简洁的回顾以前的结果，并讨论了可能的路线，实现更高的能量密度采用贝塞尔光束（BB），并利用其独特的属性。
2018-03-01 cond-mat.other physics.optics physics.plasm-ph
Hydrogen production from polymeric organic solids via atmospheric pressure nonthermal Plasma
本文研究利用大气压非热等离子体从塑料和生物质等富氢有机固体中制氢，设计并对比了转移弧和滑动弧两种反应器，证明其产氢性能可比且随电压升高而提升，为废弃物升级回收制绿色氢提供可行途径。
2025-05-04 physics.plasm-ph
Kinetic modeling of the electronic response of a dielectric plasma-facing solid
我们提出了一个面向等离子体的电介质固体的电子响应的自洽动力学理论。基于Poisson方程和两组空间分离的Boltzmann方程，一组用于等离子体中的电子和离子，另一组用于介质中的导带电子和价带空穴，该方法给出了由于等离子体中的电子和离子的永久流入而在界面处形成的双电层的准稳态密度和电势分布。这两套玻尔兹曼方程连接的量子力学匹配条件的电子分布函数和半经验模型的空穴注入模仿离子在表面的中和。动力学建模的关键是壁内的双极性，导致电子-空穴复合条件，以及双层与壁和等离子体内部深处的准中性无场区域的合并。为了表明该方法的可行性以及潜力，我们将其应用到无碰撞，完全吸收界面使用本征和非本征二氧化硅和硅表面接触的两个温度的氢等离子体作为一个例子。
2017-06-25 physics.plasm-ph
Shake-off in XFEL heated solid density plasma
首次在XFEL加热的固体密度等离子体中观察到shake-off过程，发现L壳层电子的shake-off持续至10 eV并遵循固体预测概率，表明等离子体模型需包含该过程以正确解释发射光谱。
2025-01-28 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Self-Sustained Non-Equilibrium Co-existence of Fluid and Solid States in a Strongly Coupled Complex Plasma System
复杂等离子体系统是研究非活性凝聚态物质固-液相变动力学的典型模型。同时，在某些条件下，复杂的等离子体系统也可以显示活性介质的特性，其中微米尺寸的颗粒将周围环境的能量转换为运动性，从而变得活跃。我们提出了一个详细的分析实验复杂的等离子体系统，显示的证据之间的冷结晶和热流体状态的结构，由于等离子体能量转换成运动能量的微粒在系统的中心区域的非平衡稳定共存。尘埃粒子之间的等离子体介导的非互易相互作用是中心子系统巨大加热的潜在机制，它作为一种微尺度能源，使中心子系统保持在熔融状态。基于分子动力学和粒子模拟相结合的方法对该系统进行了多尺度模拟，结果表明，在静电阱作用下，系统的强结构非均匀性使不稳定性的发展成为局部过程.我们提出了在直流辉光放电等离子体中进行的复杂等离子体系统的实验测试和详细的理论分析。
2022-08-13 physics.plasm-ph
XUV Opacity of Aluminum between the Cold-Solid to Warm-Plasma Transition
我们提出了计算的自由自由XUV不透明度的温暖，固体密度铝在光子能量之间的等离子体频率在15 eV和L-边在73 eV，使用密度泛函理论结合分子动力学和半解析模型在RPA框架中包含局部场修正。随着温度从室温增加到10 eV，离子和电子温度相等，我们计算出在电离度恒定的范围内不透明度的增加。如果只允许电子温度增加，这种效应就不那么明显了。这些增加的物理意义进行了讨论，在强烈的XUV激光物质相互作用的飞秒和皮秒的时间尺度。
2009-04-01 physics.plasm-ph
Kinetic modeling of x-ray laser-driven solid Al plasmas via particle-in-cell simulation
由强X射线自由电子激光（XFEL）辐射驱动的固体密度等离子体通过非热光电子和俄歇电子源来播种，所述非热光电子和俄歇电子通过碰撞来激发和加热靶。通常用于模拟这种等离子体的模拟代码，例如碰撞辐射（CR）代码，通常假设麦克斯韦分布，因此源电子的瞬时热化。在这项研究中，我们提出了一个详细的描述和初步应用的碰撞粒子的细胞代码，PICLS，已扩展与自洽辐射输运模型和蒙特卡罗模型的光电离和KLL俄歇电离，使完全动力学模拟的XFEL驱动的等离子体。该代码是用来模拟两个实验先前进行的直线加速器相干光源调查XFEL驱动的固体密度铝等离子体。结果表明，PICLS模拟的脉冲传输使用的埃克-Kröll连续降低模型同意更好地与测量比使用斯图尔特-Pyatt模型的模拟。与时间相关的PICLS结果与CR程序SCFLY的模拟结果之间也有很好的定量一致性，CR程序SCFLY用于实验分析，以准确地再现所观察到的Kα发射和脉冲传输。最后，它表明，非热电子的影响是可以忽略不计的条件下调查的特定实验。
2017-04-04 physics.plasm-ph
Solid state plasmas
磁聚变装置在以极高温度和极低密度为特征的区域中工作，其中带电粒子的运动由经典力学很好地描述。然而，对于固态金属物体来说，这是不正确的：它们的密度接近$10^{28} \rm m^{-3}$，因此平均粒子间距离比德布罗意波长短，德布罗意波长表征了电子波函数的扩展。在这些条件下，传导电子即使在室温下也表现为真正的量子等离子体。在这里，我们将说明量子现象对纳米尺寸的金属物体中的电子动力学的影响，特别是由短激光脉冲激发的薄金属膜。此外，我们还将讨论涉及自旋和相对论效应的机制的最新结果。
2014-10-07 cond-mat.str-el physics.plasm-ph
Efficient ion acceleration and dense electron-positron plasma creation in ultra-high intensity laser-solid interactions
下一代超高强度（$>10^{23}$ W/cm $^{2}$）激光器的辐射压力可以有效地将离子加速到GeV能量。然而，非线性量子电动力学效应在这些激光脉冲与物质的相互作用中起着重要的作用。在这里，我们表明，这些影响可能会导致产生一个非常密集的（$\sim10^{24}$ cm $^{-3}$）对等离子体吸收激光脉冲，从而减少加速离子的能量和能量转换效率分别高达30- 50%和50- 65%。因此，我们确定的制度，激光物质相互作用的离子被有效地加速或致密的对等离子体作为指导，为未来的实验。
2018-03-27 physics.plasm-ph
Nanoscale femtosecond imaging of transient hot solid density plasmas with elemental and charge state sensitivity using resonant coherent diffraction
在这里，我们建议利用低能量带宽，小波长和穿透功率的超短脉冲从XFEL的共振小角散射（SAXS）的等离子体结构在激光激发等离子体。小角度散射允许检测前向散射方向上的纳米级密度波动。典型地，来自激光激发等离子体的SAXS信号预期由自由电子分布支配。我们提出，当X射线能量与两个束缚态之间的电子跃迁共振时，离子散射信号变得可见（共振相干X射线衍射，RCXD）。在这种情况下，散射截面显著增加，使得来自离子的X射线散射的信号相对于自由电子散射背景形成轮廓，这允许以高空间和时间分辨率测量不透明度和导出量，基本上仅受X射线波长和定时的限制。在这样高的空间和时间分辨率下导出离子空间分布、电荷态分布和等离子体温度等物理量，将使短脉冲激光与固体相互作用中的大量过程，如穿孔和激波传播、扩散和不稳定性动力学、电子输运、加热和超快电离动力学等，可以直接进行实验观测。
2015-08-17 physics.plasm-ph
The controllable super-high energetic electrons by external magnetic fields at relativistic laser-solid interactions in the presence of large scale pre-plasmas
本文将两阶段电子加速模型[arXiv：1512.02411和arXiv：1512.07546]推广到研究相对论强度和存在大尺度预制等离子体的激光磁化等离子体相互作用。结果表明，截止电子动能可由外加磁场强度和方向控制。进一步的研究表明，对于强度为$10^{20}\ \text{W}/\text{cm}^2$、等离子体尺度长度为$10\ μ\text{m}$的右旋圆偏振激光（RH-CP），当沿激光传播方向加载超过$10000\ \text{T}$（或$B=ω_{c}/ω_0>1$）的均匀外磁场时，截止电子动能可高达$500\ \text{MeV}$，与无外磁场时的$120\ \text{MeV}$相比有显著提高.在相对论性激光磁化等离子体与$B=ω_{c}/ω_0>1$相互作用中，确定了激光前沿锐化机制，这是这些超高能量电子的原因。
2016-02-28 physics.plasm-ph
FDTD simulation algorithm of magnetized plasma media
磁化等离子体模拟技术已被实现到一个著名的FDTD求解器MEEP作为一个子类的“磁化率”类。磁化等离子体具有旋光特性，波在材料中传播时极化矢量发生旋转。在半导体材料中可以发现固态等离子体，这就提出了在现代光子学发展中利用等离子体的回旋特性的问题。为了测试该软件，圆极化波通过9毫米层的磁化等离子体的传播进行了模拟和比较的解析解。
2018-12-10 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Probing ultrafast laser plasma processes inside solids with resonant small-angle X-ray scattering
物质的极端状态存在于整个宇宙中，例如行星核心，恒星或天体物理喷流。这种条件是在实验室中通过强激光与固体的相互作用产生的，其演变可以使用超短X射线脉冲以飞秒精度进行探测，以研究实验室天体物理学、激光聚变研究或紧凑粒子加速。X射线散射（SAXS）图案和它们在原子束缚-束缚跃迁的X射线能量处发生的不对称性包含关于密度、电离和温度的体积纳米级分布的信息。在高强度激光照射的固体中，掩埋的重离子结构在热扩散后在纳米尺度上膨胀，并被加热到超过200万开尔文。这些实验证明了共振SAXS的目的是更好地表征极端实验室等离子体中的动态过程。
2020-12-14 physics.plasm-ph
Fluid-solid phase transitions in 3D complex plasmas under microgravity conditions
研究了国际空间站上三维复杂等离子体系统在微重力条件下的相行为。中性气体压力用作触发相变的控制参数。详细的结构特性分析和三种不同的熔化/冻结指标的评估表明，复杂的等离子体可以通过增加气体压力表现出熔化。复杂的等离子体参数的理论估计，使我们能够确定所观察到的行为负责的主要因素。在相关的平衡相图上的相态的调查系统的位置估计。讨论了微重力条件下三维复杂等离子体的熔化过程与地面实验中二维平面复杂等离子体晶体熔化过程的重要区别。
2012-03-19 cond-mat.other cond-mat.soft physics.plasm-ph
Strong terahertz radiation from relativistic laser interaction with solid density plasmas
报道了一种基于等离子体的强太赫兹光源，该光源利用飞秒强激光脉冲辐照固体靶产生，相对论强度大于10^18W/cm ~ 2。当激光脉冲以67.5 °入射到铜箔上时，在镜面方向上观察到每THz脉冲高达50微J/sr的能量。源似乎是线性偏振的。太赫兹的时间，光谱特性的测量通过Single Shot，电光采样方法与啁啾激光脉冲。THz辐射是由沿靶表面形成的自组织瞬态快电子流引起的。如此强的THz源在THz非线性物理中具有潜在的应用前景。
2011-06-03 physics.optics physics.plasm-ph
Exploring ultra-high-intensity wakefields in carbon nanotube arrays: an effective plasma-density approach
近年来，使用固态纳米结构的带电粒子加速作为在TV/m域中实现超高梯度加速的方法引起了人们的注意。更具体地说，金属中空纳米结构可以适用于通过激光或高强度带电粒子束在高密度固态等离子体中激发尾场来加速粒子。例如，由于其特殊的通道特性以及光电和热机械特性，碳纳米管可能是用于此目的的优异介质。本文研究了使用碳纳米管阵列产生超高梯度加速度的可行性，在二维轴对称准3D几何形状中进行的常规粒子模拟中，将碳纳米管阵列建模为固态等离子体。详细讨论了不同固体结构参数对束流驱动等离子体尾场的影响。此外，通过采用一种有效的等离子体密度的方法，现有的解析表达式，最初推导出均匀等离子体，可以用来描述尾场驱动周期性非均匀等离子体。
2023-03-08 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Theory of the electron-ion temperature relaxation rate spanning the hot solid metals and plasma phases
我们提出了一个理论的电子和离子之间的能量交换率-也被称为电子-离子耦合因子-在物理系统中，从热的固体金属等离子体，包括液体金属和温暖的致密物质。本文提供了最近工作的理论基础[J. Simoni和J. Daligault，Phys. Rev. Lett. { \bf 122}，205001（2019）]，其中针对代表性材料和条件，给出了基于该理论的第一性原理量子分子动力学计算。我们首先推导出一个一般的电子-离子耦合因子的表达式，它包括自洽的量子力学和统计性质的电子，热和无序效应，粒子之间的相关性。我们表明，我们的理论减少到众所周知的模型在极限情况下。特别是，我们表明，它简化了标准的电子-声子耦合公式的限制，热固体的晶格和电子温度远大于德拜温度，它扩展了电子-声子耦合公式超越谐波声子近似。对于等离子体，我们表明，该理论很容易减少到众所周知的斯皮策公式在热等离子体的限制，费米黄金法则公式在弱电子-离子相互作用的限制，和其他模型提出超越后者的近似。我们解释说，电子-离子耦合是特别好地适应平均原子模型，它提供了一种有效的方法，包括非理想的相互作用的影响，以标准模型，并在一个大大降低计算成本相比，第一性原理量子分子动力学模拟。
2019-06-04 physics.plasm-ph
The generation of unexpected super-high energetic electrons at relativistic circularly polarized laser-solid interactions in the presence of large scale pre-plasmas
作为以前工作的扩展[arXiv：1512.02411]，我们研究了圆偏振（CP）激光脉冲的作用，同时保持其他条件相同。研究发现，在大尺度预形成等离子体存在下，相对论CP激光与固体相互作用可以产生超高能量电子。对于强度为$10^{20}\ \text{W}/\text{cm}^2$的激光和等离子体前尺度长度为$10\ μ\text{m}$的激光，CP激光对电子的截止能量为$120\ \text{MeV}$，而线性偏振（LP）激光对电子的截止能量为$100\ \text{MeV}$。这种意外的超高能电子加速也可以用两阶段加速模型来解释，{通过考虑反射CP激光脉冲的包络调制效应。}给出了这种包络调制的物理机制，并得到了在调制CP激光存在下的修正的第一级电子加速标度律。
2016-02-23 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Quasi mono-energetic, relativistic electron acceleration in a femtosecond, high intensity laser excited solid magnet
Indian Institute of Technology Delhi（印度理工学院德里分校）；Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）
研究超强激光与磁化过密等离子体相互作用，通过粒子模拟等方法，产生准单能电子，揭示电子伯恩斯坦波作用，实验证明其可行性，为高能密度等离子体系统提供新的粒子加速和能量沉积范式。
2026-07-08 physics.acc-ph physics.comp-ph physics.plasm-ph
Extending \textit{ab initio} plasma-surface simulations to experimentally relevant scales
低温等离子体与固体界面处的物理过程极其复杂。它们涉及等离子体中的大量基本过程，固体中以及界面上的电荷，动量和能量转移。在大多数等离子体模拟这些表面过程被忽略或处理通过唯象参数。然而，这些参数仅在某些情况下是已知的，因此这种方法非常不准确并且不具有预测能力。因此，非常需要改进。在本文中，我们简要地总结了相关的理论方法，从固体和表面物理，能够有助于改善模拟等离子体表面相互作用在不久的将来。完整的\textit{ab initio}量子模拟仅适用于极短的时间和/或小的系统尺寸。当电子量子效应不被明确处理时，实现了实质性的简化。然后到达半经典的分子动力学（MD）模拟的重粒子，已成为主要的主力在表面科学模拟。在许多情况下，使用微观建立的势和力场作为输入，这些MD模拟接近\textit{ab initio}模拟的质量。然而，尽管它们的简化性质，这些模拟需要的时间步长是一个飞秒或以下的顺序，使其无法达到实验相关的分钟尺度。为了在不损害模拟的第一性原理特征的情况下弥合长度和时间尺度上的这一差距，在表面科学中已经提出了许多物理和计算策略。本文简要介绍了不同的方法和它们的基本物理思想，并比较了它们的优缺点。
2018-05-28 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Ultrashort Time-Integrated Diagnosis of Laser-Heated Deuterium Ions in Dense Plasma via Fusion Neutron Spectra
提出利用百赫兹飞秒激光诱导D(D,n)3He中子谱与飞行时间探测，诊断稠密等离子体中氘离子皮秒尺度温度和角分布，并经PIC模拟验证。
2025-08-31 physics.plasm-ph
FEQIS: A free-boundary equilibrium solver for integrated modeling of tokamak plasmas
本文介绍了一种名为FEQIS的新型轴对称自由边界平衡求解器，用于托卡马克等离子体集成建模，其特点是电路连接灵活，并采用多层简化数值方案求解Grad-Shafranov方程。
2025-02-18 physics.plasm-ph
Production and magnetic self-confinement of $e^-e^+$ plasma by an extremely intense laser pulse incident on a structured solid target
提出利用超强圆偏振单脉冲与锥形空腔固体靶相互作用，借助三维QED-PIC模拟证明可产生强磁场并大量生成、长效约束电子-正电子对等离子体。
2024-09-13 physics.optics physics.plasm-ph
Laser opacity in underdense preplasma of solid targets due to quantum electrodynamics effects
我们研究了下一代激光脉冲在10 PW $-$ 200 PW与固体靶相互作用的相对论欠密预等离子体的放大自发发射（ASE）产生的存在。由于量子电动力学（QED）过程中产生的电子-正电子对和$γ$射线光子，激光打孔和相对论透明受到强烈的限制。一对等离子体的密度以上的初始preplasma密度形成，抵消了由钻孔产生的无电子通道。这种对主导的等离子体可以阻止激光输运并触发类似雪崩的QED级联，有效地将激光能量转换为光子。这使得1- $\rmμm$ -标度长度、欠密的预等离子体对该功率水平的激光脉冲完全不透明。因此，QED诱导的不透明性为固体靶实验中的这种脉冲设定了比经典等离子体物理预期的高得多的对比度要求。例如，我们的模拟表明，质子加速从后方的固体与preplasma将强烈受损。
2017-01-20 physics.plasm-ph
Crystallization of classical multi-component plasmas
本文发展了一种计算经典、理想、多组分等离子体中液-固相变平衡性质的方法。我们的方法是一个半解析计算，依赖于扩展的精确拟合公式可用于一个，两个和三个组件的等离子体的情况下，与任意数量的组件的等离子体。我们将我们的结果与Horowitz，Berry和Brown（Phys. Rev. E，75，066101，2007）的结果进行了比较，他们使用分子动力学模拟来研究与吸积中子星的海洋-地壳边界相关的17种混合物的化学性质，在该点上，一半的混合物已经固化。考虑到与Horowitz等人相同的初始组成，我们能够以良好的精度再现半冰点下的液体和固体成分;我们发现大多数物种的丰度在模拟值的10%以内。我们的方法允许复杂的混合物的相图进行探索比可能的数值模拟更彻底。我们简要地讨论了吸积中子星的液固边界的性质的影响。
2010-02-17 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Probing ultrafast heating and ionization dynamics in solid density plasmas with time-resolved resonant X-ray absorption and emission
Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf（德累斯顿罗森多夫亥姆霍兹中心）；European XFEL（欧洲X射线自由电子激光设施）；Technische Universität Bergakademie Freiberg（弗莱贝格矿业科技大学）；Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学）；Center for X-ray and Nano Science CXNS, Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步辐射中心X射线与纳米科学中心）；Universität Siegen（锡根大学）；The Extreme Light Infrastructure ERIC, ELI Beamlines Facility（极端光基础设施欧洲研究联盟，ELI光束线设施）；National Institute for Fusion Sciences（国立融合科学研究所）
本文通过时间分辨共振X射线发射和吸收成像技术，研究高强激光与细丝靶相互作用中的超快加热和电离过程，结合原子碰撞辐射模型等模拟揭示等离子体参数的极端敏感性。
2026-04-01 physics.plasm-ph
Direct MD simulation of liquid-solid phase equilibria for three-component plasma
富含中子的同位素22 Ne可能是碳和氧白矮星中的重要杂质，可能会影响恒星的冻结方式。我们进行分子动力学模拟，以确定22 Ne在碳-氧-氖系统的液-固相平衡的影响。在我们的模拟体积中同时存在液相和固相。我们确定在我们的模拟中使用键角度量的液体，固体和界面区域。在一般情况下，我们发现我们的MD模拟和半解析模型的Medin和Cumming之间的液相和固相的组成很好的协议。第三种成分氖的微量存在似乎不会强烈影响先前发现的碳和氧两种成分系统的化学分离。这表明少量的22 Ne可能不会从质上改变白矮星中物质的冻结方式。然而，我们发现系统较低的熔化温度（较高的伽玛）在我们的MD模拟相比，半解析模型。这种差异似乎与杂质参数Q_imp增长，并提出了一个问题，简单的修正的多组分固体混合物的自由能的线性混合规则中使用的半解析模型。
2012-12-14 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Superlubric-pinned transition of a two-dimensional solid dusty plasma under a periodic triangular substrate
通过朗之万模拟研究二维固态尘埃等离子体在三角基底下的超润滑-钉扎转变，发现晶格匹配与失配导致不同动力学状态，并受基底深度调控。
2022-07-22 cond-mat.soft physics.plasm-ph
Using XFELs for Probing of Complex Interaction Dynamics of Ultra-Intense Lasers with Solid Matter
我们证明了X射线自由电子激光（XFEL）的潜力，以推进复杂的等离子体动力学的理解，允许在第一次纳米和飞秒分辨率在同一时间在等离子体诊断。在如此短的时间尺度上的等离子体现象与物理学的许多领域都有很高的相关性，特别是在超强超短激光与物质的相互作用中。高度相关但仅部分理解的现象可能在实验中变得直接可及。这些包括相对论激光在固体目标的吸收，创建高能电子和电子输运在温暖的致密物质，包括播种和发展的表面和光束不稳定性，双极膨胀，冲击波的形成，和动态的表面或在埋层。我们展示了XFEL等离子体探测的高功率激光物质相互作用的潜力，使用示例性的小角X射线散射技术，侧重于XFEL探测的一般考虑。
2013-06-03 physics.bio-ph physics.plasm-ph
Direct MD simulation of liquid-solid phase equilibria for two-component plasmas
我们使用两相MD模拟确定碳-氧和氧-硒等离子体混合物的液-固相图。我们确定了液体，固体和界面区域使用键角度量。为了研究有限尺寸效应，我们进行了27648和55296离子模拟。为了帮助监测非平衡效应，我们计算扩散常数$D_i$。对于碳-氧系统，我们发现固体中氧离子的$D_O$比碳离子的$D_C$小得多，并且这两个扩散常数都比液相中的扩散常数小80倍或更多。我们的碳-氧相图与Medin和Cumming的预测结果非常吻合。这表明，有限尺寸和非平衡效应的误差很小，碳-氧相图现在是准确的。氧硒系统是一个简单的两组分模型，用于描述吸积中子星更复杂的快速质子俘获核合成灰成分。氧在主要为硒的晶体中的扩散非常快，与液相中的扩散相当。我们发现一个稍低的熔化温度的氧硒系统比Medin和Cumming的预测。这可能是因为电子屏蔽效应。
2012-05-17 astro-ph.SR physics.plasm-ph
