Научная тема: «ИНИЦИИРОВАНИЕ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ЯДЕРНЫХ РЕАКЦИЙ СИНТЕЗА ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ИНТЕНСИВНЫХ ЛАЗЕРНЫХ ИМПУЛЬСОВ С ТВЕРДОТЕЛЬНЫМИ МИШЕНЯМИ»
Специальность: 01.04.21
Год: 2009
Отрасль науки: Физико-математические науки
Основные научные положения, сформулированные автором на основании проведенных исследований:
  1. Созданный специализированный лазерный комплекс в составе: модернизи­рованной пикосекундной лазерной установки «Неодим» 10 ТВт мощности, обеспечивающей интенсивность    лазерного    излучения    на    мишени 2x1018 Вт/см2 , системы диагностики лазерного излучения и системы диагно­стики лазерной плазмы позволяет проводить исследования перспективных ядерных реакций синтеза в лазерной плазме.
  2. Созданные методики проведения экспериментов позволяют проводить исследования по инициированию перспективных ядерных реакций синтеза D(d, n)3He, 6Li(d, a)4He, 3He(d, p)4He, nB(p, 3 a), 7Li(p, a)4He в лазерной плазме на основе измерения количества и энергии нейтронов, протонов, a-частиц - продуктов выхода данных ядерных реакций.
  3. При взаимодействии интенсивных (2x10 Вт/см ) пикосекундных лазерных импульсов с твердотельными мишенями реализуются условия для инициирования перспективных ядерных реакций синтеза D(d, n)3He, 6Li(d, a)4He, 3He(d, p)4He, 11B(p, 3 a), 7Li(p, a)4He с выходом продуктов ядерных реакций 105÷103 частиц за один лазерный импульс.
  4. Выход нейтронов при инициировании ядерной реакции синтеза D(d, n) He с использованием твердотельных (CD2)n мишеней с р ~ 1 г/см уменьшается при интенсивности наносекундного предымпульса более 1012Вт/см2 и при интенсивности более 1013 Вт/см2 для пикосекундного предымпульса, опере­жающего основной импульс на 13 нс. При использовании мишеней из дей-терированного пенополиэтилена с плотностью р = 10÷40 мг/см3 выход нейтронов уменьшается при интенсивностях предымпульсов, превышаю­щих пороги плазмообразования на поверхности мишени.
  5. Искажение спектра чирпированного лазерного импульса в процессе усиле­ния приводит к уменьшению выхода нейтронов - продуктов ядерной реак­ции синтеза D(d, n) He.
  6. В плазме, создаваемой пикосекундным лазерным импульсом с интенсивно1стью 2x1018 Вт/см2 , генерируются электроны и γ-кванты с максимальной энергией 7.5 МэВ, узконаправленные пучки протонов с максимальной энер­гией 5 МэВ и температурой свыше 100 кэВ, ионы с температурой 350 кэВ.
  7. При взаимодействии интенсивных (2x10 Вт/см) пикосекундных лазерных импульсов с твердотельными мишенями реализуются условия для инициирования фотоядерных реакций 9Be(y, n)2a, 181Ta(y, n)180Ta с пороговыми энергиями для у-квантов, равными 1.67 МэВ и 7.56 МэВ соответственно, и реакций, инициируемых при воздействии быстрых протонов 7Li(p, n)7Be, 63Cu(p, n)63Zn, 48Ti(p, n)48V с пороговыми энергиями для протонов, равными 1.88 МэВ, 4.1 МэВ и 5 МэВ соответственно.
  8. В плазме, создаваемой пикосекундными лазерными импульсами умеренной интенсивности (около 1017 Вт/см2 ), генерируются сильные плазменные колебания с частотой ω=(0.7÷1.0)˟1015 с-1, заметно меньшей частоты   лазерного излучения.   
Список опубликованных работ
1*. Matafonov A.P., Belyaev V.S., Golovin A.F., Kolyadin S.A. Spectroscopic Di¬agnostics of a Magnesium Plasma Produced by Short Laser Pulses // Laser Phys¬ics, v.3, No.5, p.1024-1029 (1993).

2*. Матафонов А.П., Федюшин Б.Т., Головин А.Ф., Беляев В.С. Пороги плаз-мообразования при облучении твердых мишеней лазерными импульсами длительностью ~ 10 -12 и 10-10 с (длина волны X = 1,06 мкм) // Квантовая электроника, т.25, №6, с.550-554 (1998).

3*. Беляев В.С., Виноградов В.И., Курилов А.С., Матафонов А.П., Пакулев А.В., Яшин В.Е. Использование метода спектральной интерферометрии чирпированных импульсов для измерения параметров излучения сверхко¬роткой длительности // Квантовая электроника, т.30, №3, с.229-235 (2000).

4*. Горбачев С.Ф., Матафонов А.П., и др., Компактный УФ спектрометр для зондовых исследований верхних слоев атмосферы // Оптический журнал, т.67, № 3, с.74-79, (2000).

5*. Матафонов А.П., Колесников В.Н., Павлычева Н.К., Рахимов З.В., Фуни-ков А.Н., Поляниченко А.В., Южакова И.П., Компактный спектрометр "Сириус-УФ" // Журнал Наука производству, ФИАН, № 12(37), с.14-15 (2000).

6*. Bryunetkin В.А., Belyaev V.S., Matafonov АР., Demchenko N.N., Rozanov V.B., Vergunova GA., Ivanov E.M. Radiative losses of the plasma at the inter¬action of ultra-short laser pulse with matter // Jorn. of Russian Laser Research, v.22, No.5, p.383-402 (2001).

7*. Fournier K.B., A.Ya. Faenov, T.A. Pikuz, I.Yu. Skobelev, V.S. Belyaev, V.I. Vinogradov, A.S. Kyrilov, A.P. Matafonov, I. Bellucci, S. Martellucci, G. Pet-rocelli, T. Auguste, S. Hulin, P. Monot, and P. D´Oliveira. Influence of optical thickness and hot electrons on Rydberg spectra of Ne-like and F-like copper ions // Phys. Rew. E, v.67, p.016402 (2003).

8*. Магунов А.И., Пикуз Т.А., Скобелев И.Ю., Фаенов А.Я., Беляев В.С., Ви¬ноградов В.И., Курилов А.С., Матафонов А.П. О роли предымпульса при нагреве твердотельных мишеней мощным пикосекундным лазерным им¬пульсом // ЖЭТФ, т.123(5), с.1019-1026 (2003).

9*. Fournier K.B., Faenov A.Ya., Pikuz T.A., Magunov A.I., Skobelev I.Yu., Belyaev V.S., Vinogradov V.I., Kyrilov A.S., Matafonov A.P., Flora F., Bollanti S., Lazzaro P.Di., Murra D., Reale A., Reale L., Tomassetti G., Ritucci A., Francucci M., Martellucci S., Petrocelli G. Identification and precise wavelength measurements of high-n transition in N-, O- and F-like Zn ions // J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. v.36, p.3787-3796 (2003).

10*. Fourier K.B., Faenov A.Ya., Pikuz T.A., Skobelev I.Yu., Flora F., Bollanti S., DiLazarro P., Murra D., Grilli A., Reale A., Tomasetti G., Ritucci A., Belucci I., Martellucci S., Petrocelli G., Auguste T., Hilin S., Monot P., D´Oliveira P., Belyaev V.S., Vinogradov V.I., Kyrilov A.S. and Matafonov A.P. Rydberg tran¬sition in the spectra of near-neon-like Cu and Zn ions in different laser-produced plasmas: Observation and modeling // J. of Quantitative Spectroscopy and Ra¬diative Transfer, v.81, p.167-182 (2003).

11*. Беляев В.С., Виноградов В.И., Курилов А.С., Матафонов А.П., Лисица В.С., Гавриленко В.П., Фаенов А.Я., Пикуз Т.А., Скобелев Ю.И., Магунов А.И., Пикуз С.А. мл. Плазменные сателлиты рентгеновских спектральных линий ионов в плазме твердотельных мишеней, нагреваемых пикосекунд-ным лазерным импульсом // Письма в ЖЭТФ, т.78, вып.11, с.1216-1220 (2003).

12*. Fourier K.B., Faenov A.Ya., Pikuz T.A., Magunov A.I., Skobelev I.Yu., Flora F., Bollanti S., DiLazarro P., Murra D., Belyaev V.S., Vinogradov V.I., Kyrilov A.S. and Matafonov A.P. Analysis of high-n dielectronic Rydbrg satellites in the spectra of Na-like Zn XX and Mg-like Zn XXI // Phys. Rev. Е. v.70, p.016406 (2004).

13*. Беляев В.С., Виноградов В.И., Курилов А.С., Матафонов А.П., Андрианов В.П., Игнатьев Г.Н. Генерация нейтронов в лазерной пикосекундной плазме при интенсивности излучения 10´ Вт/см // ЖЭТФ, т.125, вып.6, с.1295- 1301 (2004).

14*. Беляев В. С., Виноградов В. И., Курилов А. С., Матафонов А.П., Лисица В.С., Гавриленко В.П., Фаенов А.Я., Пикуз Т.А., Скобелев И.Ю., Магунов А. И., Пикуз С. А. мл. Плазменные сателлиты рентгеновских линий ионов в пикосекундной лазерной плазме // ЖЭТФ, т.126, вып.4(10), с.819-832 (2004).

15*. Матафонов А. П. Плазменные сателлиты спектральных линий ионов в пи-косекундной лазерной плазме // Труды VIII Международной научно-технической конференции "Оптические методы исследования потоков", Москва, с.474-477 (2005).

16*. Belyaev V.S., Kurilov A.S., Matafonov A.P., Vinogradov V.I., Lisitsa V.S., Gavrilenko V.P., Faenov A.Ya., Pikuz T.A., Scobelev I.Yu., Magunov A.I., Pi-kuz S.A. Jr. Detection and analysis of strong oscillating electric fields in a pico¬second laser plasma with the help of plasma satellites of X-ray spectral lines // Contrib. Plasma Phys. v.45, No.3-4, p.169-176 (2005).

17*. Беляев В.С., Виноградов В.И., Матафонов А.П., Крайнов В.П., Лисица В.С., Фаенов А.Я., Пикуз Т.А., Скобелев Ю.И., Магунов А.И., Пикуз мл. С.А., Андрианов В.П., Игнатьев Г.Н., Кожунов Ю.И., Козлов О.Б., Чекма-рев А. М. Эффективная температура и направленное движение быстрых ионов в лазерной пикосекундной плазме // Письма в ЖЭТФ, т.81, вып.12, с.753-757 (2005).

18*. Belyaev V.S., Matafonov A.P., Vinogradov V.I., Krainov V.P., Lisitsa V.S., Roussetski A.S., Ignatyev G.N., Andrianov V.P. Observation of neutronless fu¬sion reactions in picosecond laser plasma // Phys. Rev. E, v.72, p.026406 (2005).

19*. Belyaev V.S., Vinogradov V.I., Matafonov A.P., Chekmarev A.M., Karabadz-hak A.G. Effect of the spectral distribution of a chirped pulse on the interaction of the high-power laser radiation with matter // Laser Physics, v.16, No.3, p.477 (2006).

20*. Matafonov A.P. Experimental study of nuclear processes in the presence of su-perstrong fields of a picosecond laser plasma // Laser Physics, v.16, No.6, p.985-997 (2006).

21*. Матафонов А.П. Диагностика высокотемпературной пикосекундной ла¬зерной плазмы // Материалы V Российского семинара "Современные сред¬ства диагностики плазмы и их применение для контроля веществ и окру¬жающей среды", Москва, МИФИ, с.14 (2006).

22*. Belyaev V.S., Matafonov A.P., Vinogradov V.I., Garanin S.G., Borisenko N.G., Chekmarev A.M., Demchenko N.N., Gromov A.I., Gusrkov S.Yu., Khalenkov A.M., Merkulrev Yu.A., Rozanov V.B., Andrianov V.P., Ignat´ev G.N., Mar-kushkin Yu.E. and Pimenov V.G. Composition, density and structure dependent neutron yields from deuterated targets in high-intensity laser shot // J. Phys. IV France, v.133, p.507-509 (2006).

23*. Belyaev V.S., Faenov A.Ya., Magunov A.I., Matafonov A.P., Pikuz T.A., Pikuz S.A. Jr., Skobelev I.Yu. and Vinogradov V.I. Directed inward beams of ions in laser produced plasma // J. Phys. IV France, v.133, p.525-527 (2006).

24*. Беляев В.С., Виноградов В.И., Матафонов А.П., Крайнов В.П., Лисица В.С., Фаенов А.Я., Андрианов В.П., Игнатьев Г.Н., Кожунов Ю.И., Козлов О.Б. Генерация нейтронов на Be-мишени в лазерной пикосекундной плаз¬ме // Ядерная физика, т.69, №6, с.947-952 (2006).

25*. Belyaev V.S., Vinogradov V.I., Matafonov A.P., Krainov V.P., Lisitsa V.S., Andrianov V.P., Ignatyev G.N. Effect of prepulses with various durations on the neutron yield in laser picosecond plasma // Laser Physics, v.16, No.12, p.1647-1657 (2006).

26*. Матафонов А.П. Экспериментальные исследования термоядерных реакций в лазерной пикосекундной плазме // Космонавтика и ракетостроение, вып.4(45), с.98-104 (2006).

27*. Gavrilenko V.P., Belyaev V.S., Kurilov A.S., Matafonov A.P., Vinogradov V.I., Lisitsa V.S., Faenov A.Ya., Pikuz T.A., Skobelev I.Yu., Magunov A.I., Pikuz Jr. S.A. X-ray-line plasma satellites of ions in a dense plasma produced by a pico¬second laser pulse // J. of Phys. A: Mathematical and General, v.39(17), p. 4353¬4358, (2006).

28*. Беляев В.С., Крайнов В.П., Лисица В.С., Матафонов А.П. Генерация быст¬рых заряженных частиц и сверхсильных магнитных полей при взаимодей¬ствии сверхкоротких интенсивных лазерных импульсов с твердотельными мишенями // Услехи физических наук, т.178, №8, с.823-843 (2008).

29*. Беляев В.С., Виноградов В.И., Матафонов А.П., Крайнов В.П., Лисица В.С., Андрианов В.П., Игнатьев Г.Н., Меркульев Ю.А., Бушуев В.С., Гро¬мов А.И. Генерация у-квантов и протонов МэВных энергий в лазерной пи-косекундной плазме // Ядерная физика, т.71, No.3, с.466-477 (2008).

30*. Беляев В.С., Виноградов В.И., Матафонов А.П., Рыбаков С.М., Крайнов В.П., Лисица В.С., Андрианов В.П., Игнатьев Г.Н., Бушуев В.С., Громов А.И., Русецкий А.С., Дравин В.А. Инициирование перспективных реакций синтеза в лазерной пикосекундной плазме // Ядерная физика, т.72, вып. 7, с.1121 (2009).