Этим летом, 14–15 августа, в Институте общей физики РАН прошла международная конференция под названием «Ускорение ионов лазерным излучением». В ней участвовали ученые-специалисты из ИОФАН, МГУ, ФИАН, Курчатовского института, Университета Пизы (Италия), Университета Берлина, Университета Осаки (Япония). Были там, конечно, студенты, аспиранты и преподаватели МФТИ. Наши люди сделали там целых три доклада.

Конференция была посвящена передовой области современной науки — взаимодействию сверхмощного лазерного излучения с веществом. Сверхмощное — это когда интенсивность излучения порядка 1018 — 1020 Вт/см2. Амплитуда электрического поля в таком лазерном излучении на несколько порядков превосходит внутриатомное электрическое поле. Любое вещество при таких интенсивностях почти мгновенно ионизуется. Электроны, движущиеся в лазерной волне, становятся тяжелее из-за релятивистских эффектов в сотни и тысячи раз, становясь сравнимыми по массе с атомными ядрами! В плазме под действием такого мощного излучения происходят бурные события: генерируется бегущая плазменная волна (похожая на несущуюся почти со скоростью света батарею конденсаторов), рождаются электромагнитные солитоны (это такие кусочки электромагнитной волны, запертые в малых областях пониженной плотности) и электронные вихри (почти как вихри в жидкости), происходят мощнейшие кулоновские взрывы (когда лазерное излучение сдувает все или большую часть электронов). Все эти события происходят за времена порядка сотен фемтосекунд (10-15c), свет за такие времена успевает улететь всего-то на сотню микрон.

Лазеров, способных давать настолько мощные импульсы, немного в мире, — есть в США, Англии, Японии. У нас тоже есть (например, в Арзамасе), но они пока ждут светлого будущего. Эксперимент страшно дорог, после каждого выстрела приходится менять всю оптику, никакое стекло не выдерживает таких мощностей. Поэтому очень важным становится численное моделирование описанных явлений, чтобы можно было предварительно указать, где искать. Но и моделирование не дешевое, «парадный» трехмерный расчет плазмы в области 100х100х100 микрон требует 500 Гигабайт оперативной памяти. Компьютеров с такой памятью тоже немного, но значительно больше, чем сверхмощных лазеров. В нашей стране таких компьютеров, к сожалению, нет.

Вернемся к конференции. Как следует из ее названия, доклады были в основном по ультрамодной теме — ускорению ионов. Ионы слишком тяжелые, лазерному излучению их нелегко сдвинуть с места даже при интенсивностях 1021 Вт/см. А ускоренные до 10–100 МэВ ионы очень нужны, например, для вечно актуального управляемого термоядерного синтеза или для адронной терапии раковых заболеваний. Оказывается, лазерным излучением можно довольно быстро сдуть все или почти все электроны; оставшееся облачко ионов будет иметь гигантский нескомпенсированный заряд и взорвется. При этом значительная часть ионов ускорится до нужных в народном хозяйстве значений.

Студенты ФОПФа и прочие сотрудники МФТИ в этой области занимаются теорией (к которой почему-то иногда относят и численный эксперимент). Заходите для справок в лабораторию нелинейной физики МФТИ, 304 КПМ и пишите письма на адрес: kamenets@nonlin.mipt.ru.

Т. ВАСИЛЬЕВ

Выпуск №1525