RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 11, 2024
Том год страница
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов

Выпуски

 / 

2007

 / 

Апрель

←  →

Устный выпуск журнала «Успехи физических наук»


Мощные ударные волны и экстремальные состояния вещества


Объединенный институт высоких температур РАН, ул. Ижорская 13/19, Москва, 127412, Российская Федерация

Физические свойства горячего плотного вещества в широкой области фазовой диаграммы представляют значительный интерес для астрофизики, физики планет, энергетики, управляемого термоядерного синтеза, для импульсных технологий, обороны и ряда специальных приложений. Применение мощных ударных волн в динамической физике и химии высоких давлений сделало состояния вещества с экзотически высокими плотностями энергии объектом лабораторных экспериментов и позволило продвинуться на многие порядки по шкале давлений, достигнув мегабарного и даже гигабарного диапазонов. Настоящее сообщение посвящено обзору последних экспериментальных исследований с помощью ударных волн неидеальной плазмы в условиях сильного коллективного межчастичного взаимодействия. Обсуждаются результаты изучения термодинамических, транспортных и оптических свойств, состава, электропроводности сильносжатого и разогретого вещества. Рассмотрены экспериментальные методы кумуляции высоких плотностей энергии, генераторы мощных ударных волн и методы быстрой диагностики высокоэнергетичной плазмы. Обсуждаются стимулированные сжатием физические эффекты: ионизация давлением, плазменные фазовые переходы, деформация связанных состояний, просветление плазмы и т.д. Сделаны предложения для дальнейших исследований.

Текст pdf (1,2 Мб)
English fulltext is available at DOI: 10.1070/PU2007v050n04ABEH006234
PACS: 52.25.−b, 52.35.Tc, 64. (все)
DOI: 10.3367/UFNr.0177.200704c.0347
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2007/4/c/
000248752700003
2-s2.0-34547843553
2007PhyU...50..333F
Цитата: Фортов В Е "Мощные ударные волны и экстремальные состояния вещества" УФН 177 347–368 (2007)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

English citation: Fortov V E “Intense shock waves and extreme states of matter” Phys. Usp. 50 333–353 (2007); DOI: 10.1070/PU2007v050n04ABEH006234

Список литературы (86) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (101) Похожие статьи (9)

  1. Библия. Ветхий Завет, «Первая Книга Царств» (Самуил) Глава 17: стихи 34, 40, 43, 51
  2. Зельдович Я Б, Райзер Ю П Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений 2-е изд. (М.: Наука, 1966)
  3. Альтшулер Л В "Применение ударных волн в физике высоких давлений" УФН 85 197 (1965); Al'tshuler L V "Use of shock waves in high-pressure physics" Sov. Phys. Usp. 8 52 (1965); Альтшулер Л В и др. "Развитие в России динамических методов исследований высоких давлений" УФН 169 323 (1999); Al'tshuler L V et al. "Development of dynamic high-pressure techniques in Russia" Phys. Usp. 42 261 (1999)
  4. Фортов В Е, Храпак А Г, Якубов И Т Физика неидеальной плазмы (М.: Физматлит, 2004)
  5. Hogan W J (Ed.) Energy from Inertial Fusion (STI/PUB/944) (Vienna, Austria: Indern. Atomik Energy Agency, 1995)
  6. Frontiers in High Energy Density Physics: The X-Games of Contemporary Science (Washington, DC: The National Academies Press, 2003)
  7. Аврорин Е Н, Водолага Б К, Симоненко В А, Фортов В Е "Мощные ударные волны и экстремальные состояния вещества" УФН 163 (5) 1 (1993); Avrorin E N, Vodolaga B K, Simonenko V A, Fortov V E "Intense shock waves and extreme states of matter" Phys. Usp. 36 337 (1993)
  8. Канель Г И, Фортов В Е, Разоренов С В "Ударные волны в физике конденсированного состояния" УФН 177 809 (2007); Kanel G I, Fortov V E, Razorenov S V "Shock waves in condensed-state physics" Phys. Usp. 50 771 (2007); Канель Г И, Разоренов С В, Уткин А В, Фортов В Е Ударно-волновые явления в конденсированных средах (М.: Янус-К, 1996)
  9. Fortov V E, Altshuler L V, Trunin R F, Funtikov A I Shock Waves and Extreme States of Matter: High-Pressure Shock Compression of Solids VII (Ed. R Graham) (New York: Springer, 2004)
  10. Фортов В Е, Красников Ю Г "О построении термодинамически полного уравнения состояния неидеальной плазмы по динамическим экспериментам" ЖЭТФ 59 1645 (1970)
  11. Владимиров А С, Волошин Н П, Ногин В Н, Петровцев А В, Симоненко В А "Ударная сжимаемость алюминия при давлениях p > 1 Гбар" Письма ЖЭТФ 39 69 (1984)
  12. Weir S T, Mitchell A C, Nellis W J "Metallization of fluid molecular hydrogen at 140 GPa (1.4 Mbar)" Phys. Rev. Lett. 76 1860 (1996)
  13. Ternovoi V Ya, Filimonov A S, Fortov V E, Kvitov S V, Nikolaev D N, Pyalling A A "Thermodynamic properties and electrical conductivity of hydrogen under multiple shock compression to 150 GPa" Physica B 265 6 (1999)
  14. Фортов В Е, Терновой В Я, Жерноклетов М В, Мочалов М А, Михайлов А А, Филимонов А С, Пяллинг А А, Минцев В Б, Грязнов В К, Иоселевский И Л "Ионизация давлением неидеальной плазмы в мегабарном диапазоне динамических давлений" ЖЭТФ 124 288 (2003)
  15. Набатов С С, Дремин А Н, Постнов В И, Якушев В В "Измерение электропроводности серы при сверхвысоких динамических давлениях" Письма ЖЭТФ 29 407 (1979)
  16. Фортов В Е, Якушев В В, Каган К Л, Ломоносов И В, Постнов В И, Якушева Т И "Аномальная электропроводность лития при квазиизоэнтропическом сжатии до 60 ГПа (0,6 Мбар). Переход в молекулярную фазу?" Письма ЖЭТФ 70 620 (1999)
  17. Hawke P S, Burgess T J, Duerre D E, Huebel J G, Keeler R N, Klapper H, Wallace W C "Observation of electrical conductivity of isentropically compressed hydrogen at megabar pressures" Phys. Rev. Lett. 41 994 (1978)
  18. Pavlovski A I in Megagauss Technology and Pulsed Power Applications (Eds C M Fowler, R S Caird, D J Erickson) (New York: Plenum Press, 1987) p. 255
  19. Грязнов В К, Жерноклетов М В, Иосилевский И Л, Симаков Г В, Трунин Р Ф, Трусов Л И, Фортов В Е "Ударно-волновое сжатие сильнонеидеальной плазмы металлов и ее термодинамика" ЖЭТФ 114 1242 (1998)
  20. Грязнов В К, Николаев Д Н, Терновой В Я, Фортов В Е, Филимонов А С "Генерация неидеальной плазмы путем ударноволнового сжатия высокопористого SiO2 — аэрогеля" Хим. физика 17 (2) 33 (1998)
  21. Fortov V E, Bespalov V E, Kulish M I, Kuz S I "Experimental study of optical properties of strongly coupled plasmas" in Strongly Coupled Plasma Physics: Proc. of the Yamada Conf. XXIV, Lake Yamanaka, Japan, August 29 – September 2, 1989 (Ed. S Ichimaru) (Amsterdam: Elsevier, 1990) p. 571; Kulish M et al. "Experimental study of Al line in dense xenon plasma" J. Phys. IV (France) 7 C4-212 (1997)
  22. Грязнов В К, Иосилевский И Л, Фортов В Е "Термодинамика сильно разогретой плазмы мегабарного диапазона давления" Письма ЖТФ 8 1378 (1982)
  23. Минцев В Б, Фортов В Е "Взрывные ударные трубы" ТВТ 20 745 (1982)
  24. Ломакин Б Н, Фортов В Е "Уравнение состояния неидеальной цезиевой плазмы" ЖЭТФ 63 (7) 92 (1972); Бушман А В, Ломакин Б Н, Сеченов В А, Фортов В Е, Щекотов О Е, Шарипджанов И И "Термодинамика неидеальной плазмы цезия" ЖЭТФ 69 1624 (1975)
  25. Фортов В Е, Терновой В Я, Квитов С В, Минцев В Б, Николаев Д Н, Пяллинг А А, Филимонов А С "Электропроводность неидеальной плазмы водорода в мегабарном диапазоне динамических давлений" Письма ЖЭТФ 69 874 (1999)
  26. Фортов В Е, Леонтьев А А, Дремин А Н, Першин С В "Изэнтропическое расширение ударно-сжатого свинца" Письма ЖЭТФ 20 30 (1974)
  27. Леонтьев А А, Фортов В Е "О плавлении и испарении металлов в волне разгрузки" ПМТФ (3) 162 (1974)
  28. Зельдович Я Б, Ландау Л Д "Корреляция между жидкими и газообразными состояниями металлов" ЖЭТФ 14 32 (1944)
  29. Wigner E "On the interaction of electrons in metals" Phys. Rev. 46 1002 (1934); Wigner E "Effects of the electron interaction on the energy levels of electrons in metals" Trans. Faraday Soc. 34 678 (1938)
  30. Ebeling V, Förster A, Fortov V E, Gryaznov V K, Polishchuk A Ya (Eds) Thermophysical Properties of Hot Dense Plasmas (Teubner-Texte zur Physik, Bd. 25) (Stuttgart: B.G. Teubner Verlagsgesellschaft, 1991)
  31. Норман Г Э, Старостин А Н "Термодинамика сильно неидеальной плазмы" ТВТ 8 413 (1970)
  32. Saumon D, Chabrier G "Fluid hydrogen at high density: The plasma phase transition" Phys. Rev. Lett. 62 2397 (1989)
  33. Filinov V S, Fortov V E, Bonitz M, Levashov P R "Phase transition in strongly degenerate hydrogen plasma" Письма ЖЭТФ 74 422 (2001)
  34. Nellis W J "Dynamic compression of materials: metallization of fluid hydrogen at high pressures" Rep. Prog. Phys. 69 1479 (2006)
  35. Гришечкин С K и др. "Экспериментальное измерение сжимаемости, температуры и поглощения света в ударно-сжатом плотном газообразном дейтерии" Письма ЖЭТФ 80 452 (2004)
  36. Mochalov M A et al. "Study of thermodynamic and optical properties of deuterium under shock and quasiisentropic adiabatic compression" in Intern. Conf. on Strongly Coupled Coulomb Systems, Moscow, Russia, June 20 – 25, 2005, Book Abstracts (Moscow, 2005) p. 35; Grishechkin S K et al. "Strong shock wave compression of gaseous deuterium; quasi-isentropic compression of gaseous deuterium in pressure range 75 – 300 GPa" in Proc. of the Intern. Conf. on Strongly Coupled Coulomb Systems, Moscow, Russia, June 20 – 25, 2005 (J. Phys. A: Math. Gen., Vol. 39, No.17 (Special Issue), Eds V E Fortov, K Golden, G E Norman) (Bristol: IOP Press, 2006)
  37. Fortov V E et al. "A phase transition in strongly non-ideal deuterium plasma, generated by quisiisentropical compression at megabars" Phys. Rev. Lett. (2007), in press
  38. Забабахин Е И, Забабахин И Е Явления неограниченной кумуляции (М.: Наука, 1988)
  39. Альтшулер Л В, Трунин Р Ф, Крупников К К, Панов Н В "Взрывные лабораторные устройства для исследования сжатия веществ в ударных волнах" УФН 166 575 (1996); Al'tshuler L V, Trunin R F, Krupnikov K K, Panov N V, "Explosive laboratory devices for shock wave compression studies" Phys. Usp. 39 539 (1996)
  40. Альтшулер Л В, Крупников К К, Фортов В Е, Фунтиков А И "Начало физики мегабарных давлений" Вестник РАН 74 1011 (2004)
  41. Базанов О В и др. "Нерегулярное отражение конических сходящихся ударных волн в плексигласе и меди" ТВТ 23 976 (1985)
  42. Fortov V E et al. "Thermophysical properties of shock compressed argon and xenon" Contrib. Plasma Phys. 41 215 (2001); Fortov V E et al. "Conductivity of nonideal plasma" High Temp. Mater. Process. 8 447 (2004)
  43. Минцев В Б, Фортов В Е "Электропроводность ксенона в закритических условиях" Письма ЖЭТФ 30 401 (1979)
  44. Dudin S V, Fortov V E, Gryaznov V K, Mintsev V B, Shilkin N S, Ushnurtsev A E "Investigation of shock compressed plasma parameters by interaction with magnetic field" AIP Conf. Proc. 429 793 (1998); Шилкин Н С, Дудин С В, Грязнов В К, Минцев В Б, Фортов В Е "Эффект Холла в неидеальной плазме аргона и ксенона" Письма в ЖЭТФ 77 582 (2003)
  45. Ostashev V E, Lebedev E F, Fortov V E "The problems of realization of electrodynamic acceleration regime in railguns with plasma armature" in Megagauss Magnetic Field Generation and Pulsed Power Applications Vol. II (Eds M Cowan, R B Spielman) (New York: Nova Science, 1994) p. 1061
  46. Fortov V, Rudakov L, Ni A "Application of intense relativistic electron beams in high dynamic pressure thermophysics" Sov. Technol. Rev. Sec. B 371 589 (1992)
  47. Baumung K et al. "Shock-wave physics experiments with high-power proton beams" Laser Particle Beams 14 (2) 181 (1996)
  48. Hoffmann D H H, Fortov V E, Lomonosov I V, Mintsev V, Tahir N A, Varentsov D, Wieser J "Unique capabilities of an intense heavy ion beam as a tool for equation-of-state studies" Phys. Plasmas 9 3651 (2002)
  49. Knudson M D, Hanson D L, Bailey J E, Hall C A, Asay J R, Anderson W W "Equation of state measurements in liquid deuterium to 70 GPa" Phys. Rev. Lett. 87 225501 (2001)
  50. Грабовский Е В, Воробьев О Ю, Дябилин К С, Лебедев М Е, Острик А В, Смирнов В П, Фортов В Е "Генерация мощных ударных волн мягким рентгеновским излучением плазмы Z-пинча" Письма ЖЭТФ 60 3 (1994)
  51. Анисимов С И, Прохоров А М, Фортов В Е "Применение мощных лазеров для исследования вещества при сверхвысоких давлениях" УФН 142 395 (1984); Anisimov S I, Prokhorov A M, Fortov V E "Application of high-power lasers to study matter at ultrahigh pressure" Sov. Phys. Usp. 27 181 (1984)
  52. Красюк И К, Пашинин П П, Семенов А Ю, Фортов В Е "Изучение теплофизических и механических свойств вещества в экстремальных условиях" Квантовая электроника 33 593 (2003)
  53. Pukhov A "Strong field interaction of laser radiation" Rep. Prog. Phys. 66 47 (2003); Umstadter D "Review of physics and applications of relativistic plasmas driven by ultra-intense lasers" Phys. Plasmas 8 1774 (2001)
  54. Da Silva L B et al. "Absolute equation of state measurements on shocked liquid deuterium up to 200 GPa (2 Mbar)" Phys. Rev. Lett. 78 483 (1997)
  55. Mourou G A, Kajima T, Bulanov S V Rev. Mod. Phys. 78 309 (2006)
  56. Ashitkov S I, Agranat M B, Kondratenko P S, Anisimov S I, Fortov V E, Temnov V V, Sokolowski-Tinten K, Zhou P, von der Linde D "Ultrafast structural transformations in graphite" Письма ЖЭТФ 75 96 (2002)
  57. Фортов В Е (Гл. ред.) Энциклопедия низкотемпературной плазмы (М.: Наука, 2000)
  58. Киржниц Д А "Экстремальные состояния вещества (сверхвысокие давления и температуры)" УФН 104 489 (1971); Kirzhnits D A "Extremal states of matter (ultrahigh pressures and temperatures)" Sov. Phys. Usp. 14 512 (1972); Киржниц Д Ф, Лозовик Ю Е, Шпатаковская Г В "Статистическая модель вещества" УФН 117 3 (1975); Kirzhnits D A, Lozovik Yu E, Shpatakovskaya G V "Statistical model of matter" Sov. Phys. Usp. 18 649 (1975)
  59. Белов С И и др. "Ударно-волновое сжатие твердого дейтерия" Письма ЖЭТФ 76 508 (2002)
  60. Boriskov G V et al. "Shock compression of liquid deuterium up to 109 GPa" Phys. Rev. B 71 092104 (2005)
  61. Аюков С В, Батурин В А, Грязнов В К, Иосилевский И Л, Старостин А Н, Фортов В Е "Анализ малых примесей тяжелых элементов в солнечной плазме с помощью уравнения состояния SAHA-S" Письма ЖЭТФ 80 163 (2004)
  62. Максимов Е Г, Шилов Ю И "Водород при высоких давлениях" УФН 169 1223 (1999); Maksimov E G, Shilov Yu I "Hydrogen at high pressure" Phys. Usp. 42 1121 (1999)
  63. Филинов В С, Левашов П Р, Бониц М, Фортов В Е "Расчет ударной адиабаты дейтерия квантовым методом Монте-Карло при давлении выше 1 Мбар" Физ. плазмы 31 760 (2005); Filinov V S, Bonits M, Levashov P, Fortov V E, Ebeling W, Schlanges M, Koch S W "Plasma phase transition in dense hydrogen and electron – hole plasmas" J. Phys. A 36 6069 (2003); Bezkrovniy V, Filinov V S, Kremp D, Bonitz M, Schlanges M, Kraeft W D, Levashov P R, Fortov V E "Monte Carlo results for the hydrogen hugoniot" Phys. Rev. E 70 057401 (2004)
  64. Бониц М, Муленко И А, Олейникова Е Н, Филинов В С, Фортов В Е, Хомкин А Л "О возможности фазового перехода в сверхплотном водороде и дейтерии" Физ. плазмы 27 1085 (2001)
  65. Гантмахер В Ф Электроны в неупорядоченных средах 2-е изд. (М.: Физматлит, 2005)
  66. Осипьян Ю А, Авдонин Б В, Каган К Л, Николаев Р К, Постнов В И, Сидоров Н С, Шахрай Д В, Шестаков А Ф, Кведер В В, Фортов В Е "Немонотонное изменение электропроводности кристаллов фуллерена С60 при динамическом сжатии до 300 кбар как свидетельство аномально сильного понижения энергетического барьера для полимеризации С60 при высоких давлениях" Письма в ЖЭТФ 81 587 (2005)
  67. Ebeling W, Richert W "Plasma phase transition in hydrogen" Phys. Lett. A 108 80 (1985)
  68. Saumon D, Chabrier G "Fluid hydrogen at high density: pressure ionization" Phys. Rev. A 46 2084 (1992)
  69. Baus M, Hansen J-P "Statistical mechanics of simple coulomb systems" Phys. Rep. 59 1 (1980)
  70. Фортов В Е, Храпак А Г, Храпак С А, Молотков В И, Петров.О Ф "Пылевая плазма" УФН 174 495 (2004); Fortov V E, Khrapak A G, Khrapak S A, Molotkov V I, Petrov O F "Dusty plasmas" Phys. Usp. 47 447 (2004); Fortov V E, Ivlev A V, Khrapak S A, Khrapak A G, Morfill G E "Complex (dusty) plasmas: current status, open issues, perspectives" Phys. Rep. 421 1 (2005)
  71. Jin W et al. in Strongly Coupled Plasma Physics (Eds H M Van Horn, S Ichimaru) (Rochester, NY: Univ. Rochester Press, 1993) p. 357
  72. Dubin D H E, O'Neil T M "Trapped nonneutral plasmas, liquids, and crystals (the thermal equilibrium states)" Rev. Mod. Phys. 71 87 (1999)
  73. Schätz T, Schramm U, Habs D "Crystalline ion beams" Nature 412 717 (2001); Schramm U, Schätz T, Bussmann M, Habs D "Cooling and heating of crystalline ion beams" J. Phys. B 36 561 (2003)
  74. Шашкин А А "Переходы металл – диэлектрик и эффекты электрон-электронного взаимодействия в двумерных электронных системах" УФН 175 139 (2005); Shashkin A A "Metal insulator transitions and the effects of electron – electron interactions in two-dimensional electron systems" Phys. Usp. 48 129 (2005)
  75. Neaton J B, Ashcroft N W "Pairing in dense lithium" Nature 400 141 (1999)
  76. Максимов Е Г, Магницкая М В, Фортов В Е "Непростое поведение простых металлов при высоких давлениях" УФН 175 793 (2005); Maksimov E G, Magnitskaya M V, Fortov V E "Non-simple behavior of simple metals at high pressure" Phys. Usp. 48 761 (2005)
  77. Fortov V E, Yakushev V V, Kagan K L, Lomonosov I V, Maksimov E G, Magnitskaya M V, Postnov V I, Yakusheva T I "Lithium at high dynamic pressure" J. Phys. Condens. Matter 14 10809 (2002)
  78. Mintsev V B, Shilkin N S, Zaporoghets Yu B, Dudin S V, Gryaznov V K, Fortov V E "Measurements of Hall, DC and HF conductivity of nonideal plasma" Contrib. Plasma Phys. 43 326 (2003); Шилкин Н С, Дудин С В, Грязнов В К, Минцев В Б, Фортов В Е "Измерение электронной концентрации и проводимости частично ионизованной плазмы инертных газов" ЖЭТФ 124 1030 (2003)
  79. Reinholz H, Zaporozhets Yu, Mintsev V, Fortov V E, Morozov I, Röpke G "Frequency-dependent reflectivity of shock-compressed xenon plasmas" Phys. Rev. E 68 036403 (2003); Zaporoghets Yu et al. J. Phys. A A 9 (17) 4329 (2006), Special Issue, Eds V E Fortov, K Golden, G E Norman
  80. Жерноклетов М В "Ударное сжатие и изоэнтропическое расширение природного урана" ТВТ 36 (2) 231 (1998)
  81. Грязнов В К, Денисов О Б, Орлов Н Ю, Фортов В Е, Кулиш М И, Минцев В Б "О механизме „исчезновения” спектральных линий в неидеальной плазме" Физ. плазмы 27 1081 (2001)
  82. Алексеев В А, Фортов В Е, Якубов И Т "Физические свойства плазмы высокого давления" УФН 139 193 (1983); Alekseev V A, Fortov V E, Yakubov I T "Physical properties of high-pressure plasmas" Sov. Phys. Usp. 26 99 (1983)
  83. Квитов С В, Бушман А В, Кулиш М И, Ломоносов И В, Полищук А Я, Семенов А Ю, Терновой В Я, Филимонов А С, Фортов В Е "Измерение радиационных характеристик плотной плазмы висмута при ее адиабатическом расширении" Письма ЖЭТФ 53 338 (1991)
  84. Ronchi C, Iosilevski I L, Yakub E S Equation of State of Uranium Dioxide: Data Collection (Berlin: Springer, 2004)
  85. Fortov V E, Lomonosov I V "Thermodynamics of extreme states of matter" Pure Appl. Chem. 69 893 (1997)
  86. Voltaire "Micromégas" Romans Vol. 1 (Paris, 1887); Вольтер "Микромегас" Философские повести (М.: Гослитиздат, 1960)
© Успехи физических наук, 1918–2024
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение