Михаил Вейсман

Ментор
Михаил Ефимович Вейсман — кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории 1.3 Теории лазерной плазмы Объединенного Института Высоких Температур РАН

Контакты
bme@ihed.ras.ru
Тел, вайбер, вотсап, телеграмм: 8917 141 54 18, скайп (MSTeams): Mikle443

Проект
План менторского проекта:
1) Изучение литературы по предмету, освоение соответствующих теоретических подходов.
2) Освоение вспомогательных инструментов научного исследования (программ):
— издательской системы LaTeX для подготовки научных статей (свободное программное обеспечение),
— системы символьной математики Maxima (свободное программное обеспечение),
— одного из пакетов моделирования взаимодействия лазерного излучения с плазмой (например, свободного кода SMILEI, github.com/SmileiPIC/Smilei)
3) Самостоятельное решение одной из задач, связанных со взаимодействием мощного лазерного излучения с веществом (см. ниже). Для решения может быть использована, например, методика, изложенная в имеющейся литературе (см. п. 1 выше) и распространенная на исследуемый случай.
Примечание: к участию в менторском проекте приглашаются студенты, имеющие хорошую успеваемость по физике и математике и имеющее твердое намерение связать свою жизнь с наукой.

Тема 1: Исследование ускорения заряженных частиц и генерации коротковолновых излучений при воздействии на вещество мощных лазерных импульсов.

Общие задачи:
•Получить аналитические оценки для пространственных и энергетических распределений вторичных фотонов (синхротронное и тормозное излучение, прямой и обратный эффект Комптона) и ускоренных заряженных частиц при воздействии на вещество (газы, плазма, твердотельные мишени) мощных (мощности от нескольких ТВт до десятков ПВт) и интенсивных (интенсивности от 10^{14} до 10^{23} Вт/см2) лазерных импульсов.
Построить аналитические модели, описывающие энергетические спектры и другие характеристики электронов, ускоряемых при воздействии на вещество мощного интенсивного лазерного излучения. Коэффициенты в этих моделях должны определяться при помощи сопоставления расчетных и экспериментальных спектров синхротронного излучения ускоренных электронов.
•Уточнить теоретические оценки при помощи данных численного моделирования.
•Сравнить эффективность ускорения заряженных частиц и генерации вторичных излучений при различных режимах распространения в плазме мощных лазерных имульсов (при различных параметрах плазмы и лазерных импульсов).

Описание нескольких конкретных аналитических задач:
•Опираясь на известные из литературы (см. п. 1) Плана менторского проекта) теоретические подходы, получить выражение для нормализованного эмиттанса (величина, характеризующая пространственно-угловой разброс частиц) электронного пучка, ускоряемого в лазерной плазме, с учетом обратного влияния электромагнитного поля пучка на процесс ускорения (эффект лодинга).
•Опираясь на известные из литературы теоретические подходы, получить выражение для относительного разброса по энергиям электронного пучка с учетом эффекта лодинга (см. выше), а также для случая передачи электронного пучка с одного каскада ускорителя в другой (распространения пучка в межкаскадном промежутке.
•Опираясь на известные из литературы теоретические подходы, построить модели спектров синхротронного излучения электронов, ускоряемых в различных режимах лазерно-плазменного взаимодействия.

Тема 2: Исследование оптических свойств плотной плазмы

Общие задачи:
С помощью метода квантово-статистического оператора, теории линейного отклика и данных первопринципных численных расчетов (например, основанных на методе функционала плотности и молекулярной динамики) построить аналитические модели для оценки оптических свойств (диэлектрической проницаемости, линейного коэффициента поглощения излучения, комплексного коэффициента отражения) плотной плазмы, образующейся при воздействии на вещество (металлы) интенсивных потоков энергии. Модели должны учитывать как процессы поглощения излучения, обусловленные переходами внутри одной зоны, так и процессы поглощения, связанные с межзонными переходами, и быть применимы для широкого диапазона частот излучения (от инфракрасного до рентгеновского диапазонов) и широкого диапазона плотностей плазмы и температур ее электронной и ионной подсистем.

Описание конкретной аналитической задачи:
На основе известных из литературы теоретических подходов вывести выражение для силы осцилляторов (величины, пропорциональной квантово-механической вероятности перехода) для перехода из дискретного в непрерывный спектр, с учетом зонной структуры твердого тела или с учетом модификации электрон-ионного потенциала в плотной плазме.