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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
Plasma Nanoscience: from Nano-Solids in Plasmas to Nano-Plasmas in Solids
独特的等离子体特定的功能和物理现象的组织纳米级固态系统在广泛的元素组成，结构和维度进行了严格审查。这些效应导致了在纳米尺度上定位和控制能量和物质的可能性，并产生了具有非常不寻常和优越性能的自组织纳米固体。一个统一的概念框架的基础上控制的生产，运输和自组织的前体物种的介绍和各种等离子体特定的非平衡和动力学驱动的现象，在许多时间和空间尺度的解释。当等离子体局域到微米和纳米尺度时，新的涌现现象出现了。例子包括半导体量子点和纳米线、单壁碳纳米管的手性控制、石墨烯、纳米金刚石和有机物的超细操纵，以及不同物质状态的纳米等离子体效应和纳米等离子体。
2013-06-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.bio-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
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
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
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
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
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
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
Towards an integrated modeling of the plasma-solid interface
固体面对等离子体是许多天体物理系统和实验室设置中的常见情况。此外，许多等离子体技术应用依赖于等离子体-表面相互作用的控制。然而，目前往往缺乏对它们的基本理解，因此大多数技术应用都是通过试错来开发的。在大多数的等离子体模拟表面过程被忽略或处理通过现象学参数，如粘附系数，溅射率或次级电子发射系数。然而，这些参数仅在某些情况下是已知的，并且精确度非常有限。同样，虽然表面物理模拟经常研究单个离子或中性粒子的影响，但到目前为止，等离子体介质的影响和连续撞击之间的相关性尚未考虑在内。这种方法不可能有预测能力。在本文中，我们讨论了一些详细的物理过程的等离子体-固体界面，使我们的必要性耦合等离子体-固体模拟。我们简要地总结了相关的理论方法，从固态和表面物理，是适合于这种方法作出贡献，并确定四种方法。第一种是介观模拟，如动力学蒙特卡罗（KMC）和分子动力学（MD），能够处理大尺度上的复杂过程，但忽略了电子效应。第二种是基于量子玻尔兹曼方程的量子动力学方法，该方法使用简化的固体模型来更准确地处理表面过程。第三种方法是基于密度泛函理论和含时密度泛函理论的表面过程从头计算模拟。第四类是非平衡格林函数，能够处理材料中和界面处的关联效应。
2018-09-07 physics.comp-ph 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
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
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
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
2-D studies of Relativistic electron beam plasma instabilities in an inhomogeneous plasma
相对论电子束在等离子体中的传输存在双流、双折射等微观不稳定性，在血浆中。这导致通过等离子体介质的电子输运受到严重限制。然而，最近，已经有实验证明了在碳纳米管结构的固体靶中改善兆安培电子电流（由强激光与固体靶的相互作用产生）的传输[Phys. Rev Lenness. 108，235005（2012）]。这表明非均匀等离子体（由碳纳米管结构靶的电离产生）有助于抑制束等离子体不稳定性的增长。这份手稿解决了这个问题的帮助下，详细的分析研究和模拟的帮助下，2-D粒子在细胞的代码。研究结论表明，当等离子体密度选择为非均匀时，只要非均匀等离子体的尺度长度1/ks小于典型等离子体趋肤深度（c/ωp0）尺度，二维几何结构中主要不稳定性的增长率减小。在这样小的尺度长度通道化的电流也观察到在模拟中。
2015-07-29 physics.plasm-ph
Cyclotron cooling to cryogenic temperature in a Penning-Malmberg trap with a large solid angle acceptance
由电子或正电子组成的磁化非中性等离子体通过回旋辐射耦合到局部微波环境。平衡等离子体温度取决于回旋频率附近的微波能量密度。在ASACUSA的Cusp阱中采用了细铜网和低温微波吸收材料来降低辐射环境的有效温度，从而显著降低了等离子体温度。
2022-03-28 physics.plasm-ph
Investigation of surface boundary conditions for continuum modeling of RF plasmas
这项工作的动机是缺乏普遍共识的确切形式的边界条件（BC）所需的固体表面上的连续建模的RF等离子体。在两种基本的射频等离子体反应器结构中，考察了固体表面上各种数量和能量密度的BC，以及它们与电势BC相互作用对等离子体的影响。二阶局域平均能量近似与方程控制的电子和离子数密度，和电子能量密度被用来模拟等离子体。零密度和漂移，扩散和热通量的各种组合被认为是建立BC。结果表明，BC的选择可以有一个显着的影响鞘层和散装等离子体。热通量和扩散通量的表面被发现是重要的。电介质壁的纯漂移BC未能产生鞘层。
2018-04-26 physics.plasm-ph
Effects of laser wavelength and density scalelength on absorption of ultrashort intense lasers on solid-density targets
本文从激光波长不同的角度重新研究了强激光脉冲与过密等离子体相互作用过程中的热电子温度和电子能谱。在与具有固定离子的过密等离子体的相互作用中，通过粒子模拟测量的热电子温度由$I$而不是$I λ^2$缩放，其中$I$和$λ$分别是激光强度和波长。
2004-10-23 physics.plasm-ph
Demonstration of full-scale spatio-temporal diagnostics of solid-density plasmas driven by an ultra-short relativistic laser pulse using an X-ray free-electron laser
本文首次利用XFEL结合SAXS、RXES和XPCI，对超短相对论激光驱动固体密度等离子体进行了全尺度时空诊断，揭示了预等离子体、超快加热及冲击波等动力学过程。
2025-05-09 physics.plasm-ph
Wave spectra of 2D dusty plasma solids and liquids
利用布朗动力学方法研究了二维尘埃等离子体液体和固体在宽波长范围内的波谱。在模拟中证实了纵向尘埃热模的存在，并测量了横向模的截止波数。色散关系，从模拟中得到的，从分析理论，如随机相位近似（RPA），准本地化充电近似（QLCA），谐波近似（HA）进行了比较。在考虑到QLCA中的直接热效应后，发现QLCA和模拟之间的总体良好的一致性对于宽范围的状态和波长，而对于RPA和HA，分别在高和低温度极限下发现与模拟的良好一致性。
2009-02-02 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Synchrotron radiation, pair production and longitudinal electron motion during 10-100PW laser solid interactions
在高于1023 W/cm 2的激光强度下，激光与等离子体的相互作用与较低强度下的相互作用在性质上不同。在这个强度范围内，固体靶开始变得相对欠密度，同步辐射产生的伽马射线开始成为动力学的重要特征，在更高的强度下，非线性Breit-Wheeler过程产生的电子-正电子对开始发生。以前的工作在这个强度制度已被认为是离子加速1，2，确定不同的机制为基础的等离子体物理的激光产生的γ射线3，4，5考虑的影响，目标参数对γ射线generation 6，并考虑创建固体密度正电子素等离子体3。然而，对这一制度的重要新物理学的完整联系的理解仍然缺乏。本文分析了靶密度、激光强度、靶预等离子体特性等参数对同步辐射γ射线转换效率、光谱和角分布的影响。分析了Breit-Wheeler对产生的重要性。
2013-12-18 physics.plasm-ph
Atomic population kinetics in the context of XUV/X-ray free electron laser generating warm dense matter and strongly coupled plasmas
本文提出用密度矩阵方法计算稠密等离子体（即热稠密物质和强耦合等离子体）中自电离态的原子光谱性质。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。对于自电离态，电子密度证明统计方法超过固体密度带来严重的怀疑，即使在致密的等离子体的统计方法。这也导致标准方法框架中的谱线形状的变化。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。
2017-02-02 physics.plasm-ph
Phonon spectra of a two-dimensional solid dusty plasma modified by two-dimensional periodic substrates
本研究通过朗之万动力学模拟，发现二维周期基底会抑制固态尘埃等离子体中的波传播，并在不同公度比下产生多分支声子谱，揭示了基底各向异性对谱结构的影响。
2021-09-23 physics.plasm-ph
Bremsstrahlung emission and plasma characterization driven by moderately relativistic laser-plasma interactions
拍瓦级短激光脉冲与固体靶相互作用产生的相对论电子可以通过韧致辐射产生明亮的X射线。激光能量转移到这些电子中的效率取决于多个参数，包括聚焦强度和预等离子体水平。本文报道了拍瓦级高强度玻璃激光脉冲与固体靶相互作用的实验结果，其最大强度为$10^{19}$ W/cm $^2$。镜面反射光的原位测量被用来提供一个上限的激光吸收和表征聚焦激光强度，预等离子体水平和二次谐波光的产生机制。电子和韧致辐射的测量光谱提供了有关激光能量转移效率的信息。
2020-09-25 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
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
Extended particle absorber for efficient modeling of intense laser-solid interactions
提出了一种扩展的热粒子边界条件，以更有效、更精确地模拟过密等离子体中激光与等离子体的相互作用。这种相互作用的粒子模拟需要每个细胞许多粒子，并且通常需要大区域的背景等离子体来正确地模拟半无限等离子体并避免来自截断等离子体的电子散射。对于许多皮秒的长脉冲激光器来说，这种限制可能会变得极其昂贵。在这里，扩展的粒子边界条件（吸收体）的设计，瞬间停止和重新发射高能粒子流朝向模拟边界超过一个定义的区域，允许足够的时间和空间，适当冷却返回电流在背景等离子体中发展。可调参数的吸收器进行了解释，并使用3 ps激光的吸收器的模拟显示，准确地再现那些因果分离的边界，而只需要20%的粒子数量。
2021-07-30 physics.comp-ph 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
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
