مطالعه و بررسي شتاب‌دهي پروتون‌ها در اندركنش ليزرهاي پرتوان با هدف‌هاي فومي

شتاب‌ دهي ذرات باردار پر انرژي از مهم‌ ترين كاربردهاي اندركنش ليزرهاي پرتوان با پلاسما مي‌ باشد. با استفاده از هدف با چگالي‌ هاي نزديك به چگالي بحراني، به دليل همبستگي بيش‌تر ليزر با پلاسما، انرژي منتقل شده از ليزر به پلاسما افزايش مي‌ يابد. امروزه به دليل ساخت هدف‌ هاي با ساختار فومي با چگالي نزديك به چگالي بحراني، امكان استفاده از اين نوع هدف‌ هاي شتاب ‌دهي جهت مطالعه هرچه بيش‌تر فرايند شتاب‌ دهي ذرات در چگالي ‌هاي نزديك به چگالي بحراني فراهم شده است. در اين پژوهش با استفاده از روش شبيه‌ سازي ذره در جعبه، شكل واقعي ساختار اهداف فومي به منظور مطالعه دقيق‌ تر اندركنش ليزر با هدف مورد بررسي قرار گرفته است و حالت بهينه براي فوم متخلخل از نظر ابعاد و فواصل بين حفره ها بر مبناي بيشينه‌ ي انرژي پروتون ‌هاي توليد شده پس از اتمام تپ ليزر، پيشنهاد شده است. بر اساس اين مطالعات، براي فوم با چگالي 6/3 برابر چگالي بحراني و ضخامت μm 16، وجود حفره ‌هايي به قطر μm 5/0 و فواصل بين مراكز حفره اي μm 5/1 منجر به توليد پروتون‌ هايي با بيشينه انرژي MeV 40 مي‌‎ شود. در صورتي‌ كه حفره‌ ها از حالت بهينه خارج شوند، كاهش انرژي بيشينه 20 درصدي براي پروتون‌ ها نسبت به فوم بدون تخلخل مشاهده خواهد شد.