Лазерный мир

Экстремальные состояния возникают при воздействии на вещество мощных ударных, детонационных и электровзрывных волн, мощного лазерного излучения, электронных и ионных пучков и во многих других ситуациях, характеризующихся предельно высокими давлениями и температурами. Интерес к физике экстремального состояния вещества связан с большим числом фундаментальных и прикладных задач: от лабораторной астрофизики, то есть исследований в земных условиях процессов эволюции звезд, панет-гигантов, экзопланет, до синтеза сверхтвердых материалов и исследований в области термоядерного синтеза.

Создаваемые при этом температуры и давления значительно превосходят пределы термической прочности конструкционных материалов установок, что приводит к ограничениям времени существования объекта исследования в динамических экспериментах. Характерные времена определяются динамикой разлета вещества мишени и варьируется в большом диапазоне значений ~ 10-10-10-5 с. В случае, когда время энерговклада меньше времени разлета вещества, практически отсутствуют принципиальные ограничения на величину создаваемых в исследуемом объекте максимальных плотностей энергии и давления. В последнее время исследования в области рекордно высоких давлений проводятся с применением мощных импульсных лазеров, которые способны создавать в объеме порядка 1 мм3 за несколько наносекунд давления в диапазоне до 100 Мбар (108 атмосфер) и более. В мишенях для управляемого термоядерного синтеза с инерциальным удержанием уже сейчас на сверхмощных лазерных установках создаются давления до 200 Гбар, что соответствует давлению в центре Солнца.

Одним из немногих параметров вещества, доступных для измерения в подобных экспериментах, является скорость движения поверхности (для непрозрачных сред) или скорости ударного фронта в веществе (для прозрачных сред). Информация о временной динамике и пространственных вариациях данного параметра позволяет исследовать фундаментальные явления и процессы, проходящие в веществе при экстремальных давлениях и температурах.

В НИЯУ МИФИ сотрудниками кафедр №37 «Лазерная физика» и №69 «Физика лазерного термоядерного синтеза» разработан лазерный диагностический комплекс для измерений скорости ударных волн в экспериментах на мощных лазерных установках. Основу диагностического комплекса составляют два интерферометра (Line-Imaging VISAR), позволяющих проводить бесконтактные дистанционные измерения скорости ударных волн в веществе или скорости движения поверхности мишени в диапазоне 1-100 км/с с пространственным разрешением по поверхности ~ 10 мкм. Временное разрешение измерений составляет 10 пс (10-11 с). В настоящее время это единственный в России измерительный комплекс, позволяющий получить непрерывную во времени зависимость скорости поверхности вещества в условиях воздействия на него мощных потоков излучения. Его планируется использовать на создаваемой в России сверхмощной лазерой установке нового поколения в экспериментах по инерциальному термоядерному синтезу и исследованию уравнений состояния веществ в области сверхвысоких давлений.

Источник: https://mephi.ru/special/press/1387/102456/