第十届全国高能量密度物理会议

王伟民 教授

报告题目:相对论等离子体中的电磁感应透明效应及其在激光聚变中的应用

报告内容简介:

电磁波(比如激光)在等离子体中的传输是等离子体物理的一个基本问题。一般情况下,电磁波无法在高密度(overdense)等离子体中传输,但是其传输和能量传递在快点火激光聚变、激光粒子加速、以及超短超亮辐射源等应用中均起着关键作用。1996年,斯坦福大学的Harris教授受原子物理中电磁感应透明概念(Electromagnetically Induced Transparency, EIT)的启示,提出了等离子体中的电磁感应透明(EIT)机制,即在一束高频激光的帮助下,原本无法传输的低频激光可以在高密度等离子体中传输。然而,后续研究表明EIT无法在有边界的真实等离子体中发生,但这些研究仅限于弱相对论激光强度范围。

近日,我们利用自主开发的KLAPS粒子模拟程序,发现低频激光与相对论强度高频激光同时入射到等离子体后,低频激光可以穿透此等离子体;但是当两束激光的偏振垂直时,此反常传输现象消失,因此排除了常见的相对论透明效应。研究团队发展了相对论领域的三波耦合模型,给出了EIT发生的频率通带 [1]。在相对论光强条件下,该通带的宽度足以保证低频激光的稳定传输;但是在弱相对论光强条件下,该通带会变窄为一个孤立点,难以持续发展,这解释了以往研究中在弱相对论性条件下EIT效应无法发生的原因。该工作表明在原子物理中出现的电磁感应透明效应也能在等离子体物理中发生。此现象可直接应用于双锥对撞点火(DCI)和快点火激光聚变中,以提高激光耦合效率和快电子产额 [2]。

报告人简介:

王伟民,男,中国人民大学物理学院教授,长期对高能量密度物理、激光聚变进行理论和模拟研究,以第一/通讯作者发表论文50余篇(包括7篇PRL,1篇PNAS),曾获国际纯粹与应用物理联合会(IUPAP)计算物理青年科学家奖,亚太物理学会(AAPPS)等离子体物理分会青年科学家奖。目前担任《Frontiers in Physics》杂志聚变与等离子体物理部Associate Editor,《强激光与粒子束》编委,中国核学会计算物理分会理事。