ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ УСКОРЕНИЯ БЫСТРЫХ ПРОТОНОВ И ИНИЦИИРОВАНИЯ ЯДЕРНЫХ РЕАКЦИЙ ${}^{\mathbf{11}}\mathbf{B}\boldsymbol{(p,3\boldsymbol{\alpha})}$ И ${}^{\mathbf{11}}\mathbf{B}\boldsymbol{(p,n)}^{\mathbf{11}}\mathbf{C}$ ПРИ ИНТЕНСИВНОСТЯХ ПИКОСЕКУНДНОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ДИАПАЗОНЕ $\boldsymbol{10^{18}{-}10^{19}}$ Вт/см ${}^{\mathbf{2}}$

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Представлены результаты численного моделирования ускорения пучка протонов при сверхинтенсивном пикосекундном лазерном воздействии на алюминиевую мишень, дающие хорошее совпадение основных параметров пучка с экспериментальными данными в широком диапазоне интенсивностей падающего излучения от $I=10^{18}$ Вт/см ${}^{2}$ до $I=10^{19}$ Вт/см ${}^{2}$ при постоянной длительности лазерного импульса. Полученные параметры пучков протонов далее были использованы для расчета полного выхода $\alpha$ -частиц и нейтронов в результате протекания ядерных реакций ${}^{11}$ B( $p,3\alpha$ ) и ${}^{11}$ B( $p,n$ ) ${}^{11}$ C при воздействии пучков протонов на борсодержащие мишени. Показано, что количество $\alpha$ -частиц, покидающих мишень из бора и способных достичь трековых детекторов, составляет не более 5 $\%$ от полного выхода $\alpha$ -частиц, поскольку бóльшая их часть задерживается в толще мишени из-за ионизационных потерь. При этом сравнение полученных расчетных значений выхода $\alpha$ -частиц, попадающих на детекторы, с экспериментальными данными показывает их достаточно хорошее соответствие. Рассчитан полный выход нейтронов в реакции ${}^{11}$ B( $p,n$ ) ${}^{11}$ C и показано, что при интенсивности $I=10^{19}$ Вт/см ${}^{2}$ пикосекундного лазерного импульса он достигает величины $N_{n}=1.4\times 10^{8}$ , что составляет около 3 $\%$ от полного выхода $\alpha$ -частиц.

Об авторах

С. Н. Андреев

Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет); Московский педагогический государственный университет

Email: vpkrainov@mail.ru
Россия, Долгопрудный; Россия, Москва

А. П. Матафонов

Центральный научно-исследовательский институт машиностроения

Email: vpkrainov@mail.ru
Россия, Королев

В. П. Тараканов

Объединенный институт высоких температур РАН

Email: vpkrainov@mail.ru
Россия, Москва

В. С. Беляев

Центральный научно-исследовательский институт машиностроения

Email: vpkrainov@mail.ru
Россия, Королев

А. Ю. Кедров

Центральный научно-исследовательский институт машиностроения

Email: vpkrainov@mail.ru
Россия, Королев

В. П. Крайнов

Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)

Email: vpkrainov@mail.ru
Россия, Долгопрудный

С. А. Муханов

Московский политехнический университет

Email: vpkrainov@mail.ru
Россия, Москва

А. В. Лобанов

Московский инженерно-физический институт (национальный исследовательский ядерный университет)

Автор, ответственный за переписку.
Email: vpkrainov@mail.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Изотопы: свойства, получение, применение, под ред. В. Ю. Баранова (Наука, Москва, 1999), т. 2.
  2. А. Б. Кукушкин, В. И. Коган, Физика плазмы 5, 1264 (1979) [Sov. J. Plasma Phys. 5, 708 (1979)].
  3. V. S. Belyaev, A. P. Matafonov, V. I. Vinogradov, V. P. Krainov, V. S. Lisitsa, A. S. Roussetski, G. N. Ignatyev, and V. P. Andrianov, Phys. Rev. E 72, 026406 (2005).
  4. C. Labaune, C. Baccou, S. Depierreux, C. Goyon, G. Loisel, V. Yahia, and J. Rafelski, Nat. Commun. 4, 2506 (2013).
  5. A. Picciotto, D. Margarone, A. Velyhan, P. Bellutti, J. Krasa, A. Szydlowsky, G. Bertuccio, Y. Shi, A. Mangione, J. Prokupek, A. Malinowska, E. Krousky, J. Ullschmied, L. Laska, M. Kucharik, and G. Korn, Phys. Rev. X 4, 031030 (2014).
  6. L. Giuffrida, F. Belloni, D. Margarone, G. Petringa, G. Milluzzo, V. Scuderi, A. Velyhan, M. Rosinski, A. Picciotto, M. Kucharik, J. Dostal, R. Dudzak, J. Krasa, V. Istokskaia, R. Catalano, S. Tudisco, et al., Phys. Rev. E 101, 013204 (2020).
  7. D. Margarone, A. Morace, J. Bonvalet, Y. Abe, V. Kantarelou, D. Raffestin, L. Giuffrida, P. Nicolai, M. Tosca, A. Picciotto, G. Petringa, G. A. P. Cirrone, Y. Fukuda, Y. Kuramitsu, H. Habara, Y. Arikawa, et al., Front. Phys. 8, 343 (2020).
  8. C. Baccou, S. Depierreux, V. Yahia, C. Neuville, C. Goyon, R. De Angelis, F. Consoli, J. E. Ducret, G. Boutoux, J. Rafelski, and C. Labaune, Laser Part. Beams 33, 117 (2015).
  9. В. С. Беляев, А. П. Матафонов, В. П. Крайнов, А. Ю. Кедров, Б. В. Загреев, А. С. Русецкий, Н. Г. Борисенко, А. И. Громов, А. В. Лобанов, В. С. Лисица, ЯФ 83, 370 (2020) [Phys. At. Nucl. 83, 641 (2020)].
  10. В. С. Беляев, А. П. Матафонов, С. Н. Андреев, В. П. Тараканов, В. П. Крайнов, В. С. Лисица, А. Ю. Кедров, Б. В. Загреев, А. С. Русецкий, Н. Г. Борисенко, А. И. Громов, А. В. Лобанов, ЯФ 85, 34 (2022) [Phys. At. Nucl. 85, 31 (2022)].
  11. С. Н. Андреев, В. С. Беляев, А. П. Матафонов, В. П. Тараканов, Б. В. Загреев, В. П. Крайнов, С. А. Муханов, А. В. Лобанов, ЖЭТФ 162, 34 (2022).
  12. V. P. Tarakanov, EPJ Web Conf. 149, 04024 (2017).
  13. Y. Murakami, Y. Kitagawa, Y. Sentoku, et al., Phys. Plasmas 8, 4138 (2001).
  14. T. E. Cowan, J. Fuchs, H. Ruhl, A. Kemp, P. Audebert, M. Roth, R. Stephens, I. Barton, A. Blazevic, E. Brambrink, J. Cobble, J. Fernández, J.-C. Gauthier, M. Geissel, M. Hegelich, J. Kaae, et al., Phys. Rev. Lett. 92, 204801 (2004).
  15. A. Macchi, M. Borghesi, and M. Passoni, Rev. Mod. Phys. 85, 751 (2013).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Pleiades Publishing, Ltd., 2023