基于X光Thomson散射的温稠密物质离子-离子强关联研究

The X-ray Thomson scattering is a powerful technique in investigating the strong ion-ion correlations in warm dense matter (WDM). However, the ion feature measured from a recent experiment deviates from several theoretical calculations, which probably result from the nonequilibrium effect. The present project will generate low-temperature mid-Z WDM with strong ion-ion correlations by isochorically heating solid target, and observe the strong ion feature of WDM using x-ray Thomson scattering measurements at various scatter angles. By comparing with the theoretical calculations, this work will help to figure out the influence of nonequilibrium effect on the ion feature, and to deepen our understanding of the strong ion-ion correlations in WDM.

X光汤姆逊散射技术是研究温稠密物质离子-离子强关联效应的有力工具。但在最近的实验中，测量的离子特征峰偏离理论模型的计算，初步研究表明这种偏离可能与非平衡效应有关。本项目拟采用硬X光等容加热中Z材料固体靶的方法产生低温强离子-离子关联的温稠密物质，并利用X光汤姆逊散射技术多角度观测温稠密物质的离子特征峰，通过与理论计算结果的对比，检验非平衡效应对离子特征峰的影响，加深我们对温稠密物质内部离子-离子强关联效应的认识。

温稠密物质是一种介于凝聚态物质和等离子体之间的物质形态，广泛存在于行星内部和惯性约束聚变的内爆物理过程中。X射线Thomson散射是一种诊断温稠密物质等离子体状态参量的有力的技术手段，可用来研究温稠密物质的结构和物理特性。本项工作通过等容加热的方法产生了低温强耦合的温稠密物质态，获得了国内迄今为止数据质量最好的X射线Thomson散射光谱数据，诊断分析了温稠密物质的温度、密度、电离度和离子静态结构因子等状态信息，并确认了温度在几个eV时温稠密石墨系统的化学键效应。项目还建立了辐射场冲击压缩靶材料产生高密度温稠密物质的实验平台，并进行了相应的小角度X射线Thomson散射谱测量，为未来的高密度物态实验拓展打下了良好的基础。本项目的研究推动了国内温稠密物质散射光谱学研究的发展，其技术手段将为与惯性约束聚变相关的高温高密度等离子体的状态诊断、状态方程测量和物性研究提供有力的支持。