مقالۀ پژوهشی: خودکانونی باریکه لیزر در پلاسمای کوانتمی برخوردی با پروفایل چگالی رمپ

با عبور باریکۀ لیزر پرشدت‏ از پلاسما و تولید الکترون‌های نسبیتی، تغییر ضریب شکست پلاسما به گونه­ای است که پلاسما مانند یک عدسی همگرا، باریکۀ لیزر را متمرکز می­کند. در این مقاله، خودکانونی نسبیتی باریکه در پلاسمای کوانتمی برخوردی با فرض چگالی رمپ مطالعه می‌شود. با استفاده از تقریب پیرامحوری و WKB، معادلات کوپل شده­ای برای پارامتر پهنای باریکه منتشرشده در پلاسمای مفروض به دست می­آید که با روش رانگ کوتای مرتبۀ چهار به صورت عددی حل می‌شود. ابتدا با چشم­پوشی از برخوردها در پلاسما، تأثیر گرادیان چگالی در خودکانونی بررسی می‌شود. مشاهده خواهد شد که با افزایش چگالی، بسامد نوسان­های پهنای باریکه افزایش و دامنۀ نوسان و کمینۀ پهنای باریکه کاهش می‌یابد. اما در پلاسمای برخوردی به علت جذب انرژی لیزر، دامنۀ نوسان پهنا در راستای انتشار افزایش می‌یابد تا بالاخره باریکه از عمق مشخصی واگرا ­شود. پس با افزایش چگالی نیز آهنگ جذب بیشتر شده و باریکه با بسامد و دامنۀ بزرگ‌تری نوسان­ کرده و از عمق کمتری واگرا می‌شود، اما کمینۀ پهنا مشابه پلاسمای بی­برخورد کاهش می‌یابد. همچنین، با افزایش بسامد برخورد، انرژی لیزر سریع­تر افت می­کند و باریکه با دامنۀ بزرگ‌تری نوسان کرده و نفوذ کمتری در پلاسما خواهد داشت. سپس خودکانونی در پلاسماهای کوانتمی قوی و ضعیف و کلاسیکی مقایسه ­می­شوند. با کاهش دمای پلاسما و افزایش اثرات کوانتمی، مغناطیدگی حاصل از مؤلفۀ وابسته به زمان نیروی پاندرماتیو بیشتر می‌شود و خودکانونی قوی­تری رخ می‌دهد. آن گونه که باریکه در پلاسمای کوانتمی قوی، با دامنه و کمینۀ پهنای کوچک‌تر و عمق نفوذ و نواخت تکرار بزرگ‌تری نوسان خواهد کرد.

کلیدواژه ها:

پلاسمای کوانتمی ، اثر خودکانونی نسبیتی ، پارامتر پهنای باریکه ، پلاسمای برخوردی