RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 4, 2024
Том год страница
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов

Выпуски

 / 

2008

 / 

Февраль

←  →

Обзоры актуальных проблем


Интенсивные ионные пучки для генерации экстремальных состояний вещества

 а,  б,  в
а Объединенный институт высоких температур РАН, ул. Ижорская 13/19, Москва, 127412, Российская Федерация
б Institut für Kernphysik, Schlossgartenstr. 9, Darmstadt, D-64289, Deutschland
в Государственный научный центр Российской Федерации «Институт теоретической и экспериментальной физики им. А.И. Алиханова», ул. Б. Черемушкинская 25, Москва, 117259, Российская Федерация

Целью обзора является рассмотрение научных идей и представление новых экспериментальных результатов в активно развивающейся области физических знаний, связанной с исследованием макроскопических термодинамических параметров вещества и коллективных явлениях в нем, возникающих при воздействии интенсивного ионного пучка на вещество. Эксперименты по генерации экстремальных термодинамических состояний в воспроизводимых экспериментальных условиях с помощью пучка ускоренных тяжелых ионов заняли особое место благодаря объемному характеру энерговыделения ионного пучка в веществе, приковывая в последние годы внимание ученых во всем мире. При этом использование релятивистских ускорителей, являющихся уникальным инструментом для исследования экстремального состояния вещества, открывает новые возможности генерировать различные состояния материи, в том числе с экзотическим набором термодинамических параметров. Эксперименты посвящены в основном фундаментальным проблемам определения уравнений состояния веществ при сверхвысоких давлениях, плазменных фазовых переходов, критических точек металлов, аномальной проводимости, неконгруэнтных фазовых превращений, атомной физики при сильном межчастичном взаимодействии.

Текст pdf (2,3 Мб)
English fulltext is available at DOI: 10.1070/PU2008v051n02ABEH006420
PACS: 28.52.Cx, 52.59.−f, 64.10.+h, 87.53.−j (все)
DOI: 10.3367/UFNr.0178.200802a.0113
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2008/2/a/
000256729400001
2-s2.0-45449119725
2008PhyU...51..109F
Цитата: Фортов В Е, Хоффманн Д, Шарков Б Ю "Интенсивные ионные пучки для генерации экстремальных состояний вещества" УФН 178 113–138 (2008)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

English citation: Fortov V E, Hoffmann D H H, Sharkov B Yu “Intense ion beams for generating extreme states of matter” Phys. Usp. 51 109–131 (2008); DOI: 10.1070/PU2008v051n02ABEH006420

Список литературы (132) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (56) Похожие статьи (20)

  1. Фортов В Е, Храпак А Г, Якубов И Т Физика неидеальной плазмы (М.: Физматлит, 2004)
  2. Фортов В Е Мощные ударные волны и экстремальные состояния вещества (М.: Букос, 2005)
  3. Davidson R (Ed.) Frontiers of High Energy Density Physics (Washington, D.C.: NRC, Natl. Acad. Press, 2003)
  4. Atzeni S, Meyer-ter-Vehn J The Physics of Inertial Fusion (Oxford: Clarendon Press, 2004)
  5. Альтшулер Л В УФН 85 197 (1965); Альтшулер Л В и др. УФН 169 323 (1999); Al'tshuler L V et al. Phys. Usp. 42 261 (1999)
  6. Альтшулер Л В и др. Вестн. РАН 74 1011 (2004); Al'tshuler L V et al. Herald Russ. Acad. Sci. 74 613 (2004)
  7. Владимиров A С и др. Письма в ЖЭТФ 39 69 (1984); Vladimirov A S et al. JETP Lett. 39 82 (1984)
  8. Трунин Р Ф УФН 164 1215 (1994); Trunin R F Phys. Usp. 37 1123 (1994)
  9. Аврорин Е Н и др. УФН 163 (5) 1 (1993); Avrorin et al. Phys. Usp. 36 337 (1993)
  10. Karsch F "Lattice QCD at high temperature and QGP" BNL-NT-06/2 (2006); Karsch F "Lattice QCD at high temperature and QGP" hep-lat/0601013
  11. Гинзбург В Л О физике и астрофизике (М.: Наука, 1985); Translated into English, Ginzburg V L Physics and Astrophysics : a Selection of Key Problems (Oxford: Pergamon Press, 1985)
  12. Müller B, Nagle J L "Results from the Relativistic Heavy Ion Collider" Annu. Rev. Nucl. Part. Phys. 56 93 (2006)
  13. Коломенский А А Физические основы методов ускорения заряженных частиц (М.: Изд-во МГУ, 1980)
  14. Tahir N A et al. "The CERN Large Hadron Collider as a tool to study high-energy density matter" Phys. Rev. Lett. 94 135004 (2005)
  15. Bock R et al. "Inertial conenement fusion: heavy ions" Landolt-Börnste New Series, Group VIII/3B, Energy Technologies, Subvolume B: Nuclear Energy (Heidelberg: Springer-Verlag, 2005) p. 529
  16. Hoffmann D H H "Frontiers of dense plasma physics with intense ion and laser beams and accelerator technology" Phys. Scripta T123 1 (2006)
  17. Алексеев Н Н и др. "Физический запуск накопительного кольца ТВН" Атомная энергия 93 474 (2002); Alekseev N N et al. "Physical startup of the TWAC storage ring" At. Energy 93 995 (2002)
  18. Hoffmann D H H et al. "Present and future perspectives for high energy density physics with intense heavy ion and laser beams" Laser Part. Beams 23 47 (2005)
  19. Henning W F Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. B 204 725 (2003); Henning W F Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. B 214 211 (2004)
  20. Neumayer P et al. "Status of PHELIX laser and first experiments" Laser Part. Beams 23 385 (2005)
  21. Алексеев Н Н, Кошкарев Д Г, Шарков Б Ю "Нелиувиллиевское накопление ядер углерода в ускорительно-накопительном комплексе ИТЭФ" Письма в ЖЭТФ 77 149 (2003); Alekseev N N, Koshkarev D G, Sharkov B Yu "Non-Liouvillian carbon nucleus accumulation at the ITEP storage accelerator facility" JETP Lett. 77 123 (2003)
  22. Sigmund P Particle Penetration and Radiation Effects (Berlin: Springer-Verlag, 2006)
  23. Bakhmetjev I E et al. "Research into the advanced experimental methods for precision ion stopping range measurements in matter" Laser Part. Beams 21 1 (2003)
  24. Arnold R C, Meyer-ter-Vehn J "Heating matter with heavy ion beams" Z. Phys. D 9 65 (1988)
  25. Hoffmann D H H et al. "Unique capabilities of an intense heavy ion beam as a tool for equation-of-state studies" Phys. Plasmas 9 3651 (2002)
  26. Зельдович Я Б, Райзер Ю П Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений 2-е изд. (М.: Наука, 1966); Translated into English, Zel'dovich Ya B, Raizer Yu P Physics of Shock Waves and High-Temperature Hydrodynamic Phenomena (Mineola, NY: Dover Publ., 2002)
  27. Sokolowski-Tinten K et al. "Transient states of matter during short pulse laser ablation" Phys. Rev. Lett. 81 224 (1998)
  28. Batani D et al. "Measuring equation of state with lasers" Europhys. News 27 210 (1996); Batani D et al. "Equation of state data for iron at pressures beyond 10 Mbar" Phys. Rev. Lett. 88 235502 (2002)
  29. Коробенко В Н и др. Физика плазмы 28 1093 (2002); Korobenko V N et al. Plasma Phys. Rep. 28 1008 (2002); Gathers G R Rep. Prog. Phys. 49 341 (1986)
  30. Kozyreva A et al. "Dynamic conenement of targets heated quasi-isochorically with heavy ion beams" GSI-2003-2 Annual Report (2003) p. 27; Kozyreva A et al. Phys. Rev. E 68 056406 (2003)
  31. Gregori G et al. Phys. Rev. E 67 026412 (2003)
  32. Fortov V E et al. Nucl. Sci. Eng. 123 169 (1996)
  33. Sharkov B Yu et al. "Heavy ion fusion energy program in Russia" Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A 464 1 (2001)
  34. Basko M M, Churazov M D, Aksenov A G Laser Part. Beams 20 411 (2002)
  35. Piriz A R et al. "Generation of a hollow ion beam: Calculation of the rotation frequency required to accommodate symmetry constraint" Phys. Rev. E 67 017501 (2003)
  36. Basko M M Phys. Plasmas 7 4579 (2000)
  37. Казарин А и др. GSI-2001-4 Annual Report (2000) с. 48
  38. Basko M M, Kemp A J, Meyer-ter-Vehn J Nucl. Fusion 40 59 (2000)
  39. Churazov M D, Sharkov B Yu "Heavy-ion targets without tritium" Nuovo Cimento A 106 1945 (1993)
  40. Tahir N A et al. Phys. Rev. E 63 016402 (2001)
  41. Tahir N A et al. Contrib. Plasma Phys. 41 287 (2001)
  42. Tahir N A et al. "Intense heavy ion beams as a tool to induce high-energy-density states in matter" Contrib. Plasma Phys. 43 373 (2003)
  43. Ebeling W, Richert W Contrib. Plasma Phys. 25 431 (1985)
  44. Devald E, Constant C Ann. Rep. (2001)
  45. Tahir N A et al. "The creation of strongly coupled plasmas using an intense heavy ion beam: low-entropy compression of hydrogen and the problem of hydrogen metallization" J. Phys. A: Math. Gen. 36 6129 (2003)
  46. Nardi E, Zinamon Z Phys. Rev. Lett. 49 1251 (1982)
  47. Peter T, Meyer-ter-Vehn J Phys. Rev. A 43 1998 (1991)
  48. Mehlhorn T A J. Appl. Phys. 52 6522 (1981)
  49. Баско М М Физика плазмы 10 1195 (1984)
  50. Deutsch C et al. Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A 278 38 (1989)
  51. Nardi E, Peleg E, Zinamon Z Phys. Fluids 21 574 (1978)
  52. Ларкин А И ЖЭТФ 37 264 (1959); Larkin A I Sov. Phys. JETP 10 186 (1960)
  53. Hoffmann D H H et al. Phys. Rev. A 42 2313 (1990)
  54. Dietrich K-G et al. Laser Part. Beams 8 583 (1990)
  55. Dietrich K-G et al. Z. Phys. D 16 229 (1990)
  56. Dietrich K-G et al. Phys. Rev. Lett. 69 3623 (1992)
  57. Wetzler H et al. Laser Part. Beams 15 449 (1997)
  58. Betz H-D Rev. Mod. Phys. 44 465 (1972)
  59. Jacoby J et al. "Stopping of heavy ions in a hydrogen plasma" Phys. Rev. Lett. 74 1550 (1995)
  60. Kowalewicz R et al. Laser Part. Beams 14 599 (1995)
  61. Belyaev G et al. Phys. Rev. E 53 2701 (1996)
  62. Golubev A et al. "Dense plasma diagnostics by fast proton beams" Phys. Rev. E 57 3363 (1998)
  63. Golubev A et al. "Experimental investigation of the effective charge state of ions in beam-plasma interaction" Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A 464 247 (2001)
  64. Golubev A et al. Annual Report GSI-99-04 (1999) p. 6
  65. Kulish M et al. "Dynamic plasma pressure measurements" Rev. Sci. Instrum. 72 2294 (2001)
  66. Ziegler J F Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. B 219-220 1027 (2004); SRIM-2000, SRIM-2003, http://http://www.srim.org/
  67. Servajean A et al. J. Appl. Phys. 71 2587 (1992)
  68. Gardes D et al. Phys. Rev. A 46 5101 (1992)
  69. Chabot M et al. Phys. Rev. E 51 3504 (1995)
  70. Chabot M, Gardes D, Kiener J Laser Part. Beams 13 293 (1995)
  71. Chabot M et al. Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. B 415 571 (1998)
  72. Roth M et al. "Energy loss of heavy ions in laser-produced plasmas" Europhys. Lett. 50 28 (2000)
  73. Sakumi A et al. Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A 464 231 (2001)
  74. Oguri Y et al. Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A 415 657 (1998)
  75. Shibata K et al. Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A 464 225 (2001)
  76. Gericke D, Schlanges M Phys. Rev. E 60 904 (1999)
  77. Zwicknagel G, Toepffer C, Reinhard P-G Phys. Rep. 309 117 (1999); Zwicknagel G, Toepffer C, Reinhard P-G Laser Part. Beams 13 311 (1995)
  78. Mintsev V et al. "On measurements of stopping power in explosively driven plasma targets" Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A 415 715 (1998)
  79. Mintsev V et al. "Stopping power of proton beam in a weakly non-ideal xenon plasma" Contrib. Plasma Phys. 39 45 (1999)
  80. Weyrich K et al. "First Energy loss measurements in shockwave-driven, non-ideal plasmas, in HED in matter produced by heavy ion beams" Annual Report 2001, GSI-2002-7 Report Nov. 2002 (2002)
  81. Weyrich K et al. "Shockwave-driven, non-ideal plasmas for interaction experiments with heavy-ion beams" J. Phys. A: Math. Gen. 39 4749 (2006)
  82. Dornik M et al. "Heavy-ion-beam-induced motion in rare-gas cryo targets" Fusion Eng. Design 32-33 511 (1996)
  83. Stöwe S et al. "Heavy-ion-induced hydrodynamic motion in lead targets" Laser Part. Beams 18 573 (2000)
  84. Roudskoy I V et al. "Gamma radiation measurements as a diagnostic tool of beam-induced dense plasmas" Laser Part. Beams 23 539 (2005)
  85. Varentsov D et al. (2004) p. 137
  86. Ni P et al. "Pyrometric system for temperature measurements of HED matter generated by intense heavy ion beams" J. Phys. IV (France) 133 977 (2006)
  87. Golubev A et al. "Diagnostics of plasma target for ion beam: target interaction experiments" Fusion Eng. Design 32-33 557 (1996)
  88. Varentsov D et al. Laser Part. Beams 20 485 (2002)
  89. Bushman A V et al. Intense Dynamic Loading of Condensed Matter (London: Taylor & Francis, 1992)
  90. Kanel G I et al. J. Appl. Phys. 79 8310 (1996)
  91. LevL, Izach D, Shamir J Rev. Sci. Instrum. 67 1434 (1996)
  92. Weng J et al. "New all-fiber velocimeter" Rev. Sci. Instrum. 76 093301 (2005)
  93. Udrea S et al. "Electrical resistivity measurements of heavy ion beam generated high energy density aluminium" J. Phys. A: Math.Gen. 39 4743 (2006)
  94. Duderstadt J J, Moses G A Inertial Confinement Fusion (New York: Wiley, 1982); Дюдерштадт Дж, Мозес Г Инерциальный термоядерный синтез (М.: Энергоатомиздат, 1984)
  95. Hogan W J (Ed.) Energy from Inertial Fusion (Vienna: IAEA, 1995)
  96. Mima K et al. Inertial Fusion Science and Application 99 (Eds C Labaune, W Hogan, K Tanaka) (Amsterdam: Elsevier, 2000) p. 381
  97. Bock R "Inertialfusion mit Schwerionenstralen" Preprint GSI 2001-32 (2001)
  98. Ядерный синтез с инерционным удержанием — современное состояние и перспективы для энергетики (Под ред. Б Ю Шаркова) (М.: Физматлит, 2005)
  99. Pellat R "Ignition: a dual challenge" Inertial Fusion Science and Application 99 (Eds C Labaune, W Hogan, K Tanaka) (Amsterdam: Elsevier, 2000) p. 3
  100. Кошкарев Д Г, Чуразов М Д "Инерционный термоядерный синтез на базе тяжелоионного ускорителя-драйвера и цилиндрической мишени" Атомная энергия 91 (1) 47 (2001)
  101. Koshkarev D G "Charge-symmetric driver for heavy-ion fusion" Nuovo Cimento A 106 1567 (1993)
  102. Hofmann I, Plass G (Eds) "The HIDIF Study" GSI Report 98-06 (1998); Hofmann I Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A 415 11 (1998)
  103. Logan B G Laser Part. Beams 20 369 (2002)
  104. Barnard J J et al. "Induction accelerator architectures for heavy-ion fusion" Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A 415 218 (1998)
  105. Lindl J D Inertial Confinement Fusion (New York: Springer, 1998)
  106. Yu S et al. "Plasma-channel-based reactor and final transport" Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A 415 174 (1998)
  107. Tauschwitz A et al. Inertial Fusion Science and Application 99 (Eds C Labaune, W Hogan, K Tanaka) (Amsterdam: Elsevier, 2000) p. 521
  108. Sharkov B Yu "Heavy-ion fusion activities at ITEP" Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A 415 20 (1998)
  109. Friedman A et al. Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A 464 653 (2001)
  110. Haber I et al. Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A 415 405 (2001)
  111. Basko M M, Churazov M D, Koshkarev D G Fusion Eng. Design 32-33 73 (1996)
  112. Vatulin V V et al. Fusion Eng. Design 32-33 609 (1996)
  113. Basko M M, Churazov M D, Aksenov A G Laser Part. Beams 20 411 (2002)
  114. Tabak M et al. Nucl. Fusion 38 509 (1998)
  115. Callahan-Miller D A, Tabak M Phys. Plasmas 7 2083 (2000)
  116. Basov N G, Gus'kov S Yu, Feoktistov L P J. Sov. Laser Res. 13 396 (1992)
  117. Таbak M et al. Phys. Plasmas 1 1626 (1994)
  118. Moir R W "Liquid wall inertial fusion energy power plants" Fusion Eng. Design 32-33 93 (1996)
  119. Badger B et al. "HIBALL-II — An improved conceptual heavy beam driven fusion reactor study" Report KfK No. 3840 (Karlsruhe: Kernforschungszentrum, 1984)
  120. Bourque R F, Meier W R, Mousler M J "Overview of the Osiris IFE Reactor Conceptual Design" Fusion Technol. 21 1465 (1992)
  121. Meier W R, Wagaver L M "Recent heavy-ion fusion power plant studies in the US" Nuovo Cimento A 106 1983 (1993)
  122. Medin S A Laser Part. Beams 20 419 (2002)
  123. Медин С И др. "Основные параметры энергетической установки на основе тяжелоионного термоядерного синтеза в концепции быстрого поджига" Препринт (М.: ИТЭФ, 2002)
  124. Sharkov B "Status of heavy ion fusion" Plasma Phys. Control. Fusion 43 A229-A235 (2001)
  125. Suit H "The Gray lecture 2001: coming technical advances in radiation oncology" Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 53 798 (2002)
  126. Suit H "Gray Lecture 2001 (Греевская лекция 2001): Грядущие технические достижения в радиоонкологии" Медицинская физика (1) 66 (2005)
  127. Khoroshkov V S, Minakova Ye I "Proton beams in radiotherapy" Eur. J. Phys. 19 523 (1998)
  128. Хорошков В С "Эволюция технологий лучевой терапии: от рентгена к адронам" ЯФ 69 1760 (2006); Khoroshkov V S "Radiation beam therapy evolution: from x-rays to hadrons" Phys. At. Nucl. 69 1724 (2006)
  129. Kraft G "Tumor therapy with heavy charged particles" Prog. Part. Nucl. Phys. 45 (Suppl. 2) S473 (2000)
  130. Amaldi U, Kraft G "Recent application of synchrotrons in cancer therapy with carbon ions" Europhys. News 114 (2005)
  131. Кленов Г И, Хорошков В С "Развитие протонной лучевой терапии в мире и в России. Ч. 1" Медицинская физика (3) 16 (2005)
  132. Кленов Г И, Хорошков В С "Развитие протонной лучевой терапии в мире и в России. Ч. 2" Медицинская физика (4) 9 (2005)
© Успехи физических наук, 1918–2024
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение