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 ${}^{\mathbf{2}}$
- Авторы: Андреев С.Н.1,2, Матафонов А.П.3, Тараканов В.П.4, Беляев В.С.3, Кедров А.Ю.3, Крайнов В.П.1, Муханов С.А.5, Лобанов А.В.6
-
Учреждения:
- Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)
- Московский педагогический государственный университет
- Центральный научно-исследовательский институт машиностроения
- Объединенный институт высоких температур РАН
- Московский политехнический университет
- Московский инженерно-физический институт (национальный исследовательский ядерный университет)
- Выпуск: Том 86, № 4 (2023)
- Страницы: 495-505
- Раздел: ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ И ПОЛЯ. Эксперимент
- Статья опубликована: 01.07.2023
- URL: https://cardiosomatics.ru/0044-0027/article/view/674700
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0044002723040037
- EDN: https://elibrary.ru/EGHTUB
- ID: 674700
Цитировать
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
- Изотопы: свойства, получение, применение, под ред. В. Ю. Баранова (Наука, Москва, 1999), т. 2.
- А. Б. Кукушкин, В. И. Коган, Физика плазмы 5, 1264 (1979) [Sov. J. Plasma Phys. 5, 708 (1979)].
- 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).
- C. Labaune, C. Baccou, S. Depierreux, C. Goyon, G. Loisel, V. Yahia, and J. Rafelski, Nat. Commun. 4, 2506 (2013).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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)].
- 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)].
- 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).
- V. P. Tarakanov, EPJ Web Conf. 149, 04024 (2017).
- Y. Murakami, Y. Kitagawa, Y. Sentoku, et al., Phys. Plasmas 8, 4138 (2001).
- 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).
- A. Macchi, M. Borghesi, and M. Passoni, Rev. Mod. Phys. 85, 751 (2013).
Дополнительные файлы
