稠密等离子体电子结构的研究

Dense plasmas as the transitional state between solids and classical plasmas bear solid density, strong coupling between components and degeneracy of electrons so that theories for classical plasmas are not applicable .any longer. What's more, as the matter are ionized due to the high temperature, it is not either appropriate to treat with condense matter models. As known, dense .plasmas exist within many astrophysical objects, but they can not exist naturally .in laboratory. Laboratory dense plasma is a transient state, far from thermal equilibrium. The project in application plans to generate dense plasmas for the property investigations with ultra-high-contrast fs laser pulses irradiating solely supported ultra-thin targets and foil-buried targets. The effects of the interacting laser pulses and the targets on characteristics of dense plasmas will be studied with the self-emission and x-ray absorption spectroscopy. This project will help people to understand the matter state deeply inside astrophysical bodies, the physics underlying the phase transition, and the laser-fusion sciences.

稠密等离子体是介于固体与等离子体之间的一种物态。由于其密度很高，粒子之间强大的库仑相互作用以及电子的简并意味着经典等离子体模型不再适用；又因为物质整体具有较高的温度，而呈现离化状态，也不能使用凝聚态物理来描述。稠密等离子体普遍存在于很多天体内部；但在实验室中，这种物质状态并不能自然存在；实验室中的稠密等离子体的存在是一个瞬态过程，处在非平衡态。申请项目计划利用超高前沿－峰值对比度飞秒脉冲激光辐照独立支撑薄膜靶和薄膜埋层靶来分别产生高温稠密等离子体和温稠密等离子体，研究激光参数和靶成分对产生稠密等离子体的影响；通过稠密等离子体自发辐射光谱和吸收光谱，来研究稠密等离子体特性。申请项目对于理解天体内部物质状态，研究物相变化，以及激光聚变科学有重要意义。

项目实施顺利，基本完成了研究计划，达到了预期的研究目标。我们利用多种方式产生了稠密等离子体，并研究了其特性，包括稠密等离子体温度密度空间分布及其时间演化，稠密等离子体中电磁场的产生与消灭规律；稠密等离子体的这些特性，对其中离子电子结构以及其吸收发射谱线的特征有着很大的影响。在项目资助下，我们完成了稠密等离子体电子结构实验研究所需要的平场光栅谱仪以及弯晶谱仪的研制，并针对谱仪的调试编写了调试软件供同行使用。我们针对稠密等离子体自发谱线以及谱线特性与稠密等离子体特性之间深层次关系进行了实验研究，目前正进行理论分析。以上结果已有8篇论文发表，其中5篇SCI索引。随着研究的展开与深入，很多新现象或者新关系逐渐被发现，有待于我们去研究。稠密等离子体是上世纪90年代大型激光投入科研使用以来方能够在实验室里获得的一种物质状态，对其进行研究，有助于人们理解相关的天体物理，也是惯性约束聚变科学与工程研究中重要的组成部分。