Interacción de un pulso de láser de alta potencia con una microesfera sobredensa

Abstract

El problema fundamental en la obtención de energía de fusión controlada es el confinamiento de un plasma durante el tiempo necesario para producir reacciones termonucleares que liberen, al menos, la energía consumida en la producción de dicho plasma. Numerosos estudios han mostrado, por una parte, la posibilidad de conseguir el confinamiento del plasma mediante la acción del láser y, por otra, la importancia que la interacción laser-plasma tiene en la consecución de reacciones termonucleares controladas mediante la acción del láser. Por esta razón, los esfuerzos encaminados al conocimiento de la interacción de la luz de láser con la materia se han visto enormemente incrementados en los últimos años. En este trabajo se han analizado algunos aspectos fundamentales de la interacción laser-plasma. En particular, y para el régimen de onda térmica (que corresponde a pulsos de láser de muy alta intensidad y duración extraordinariamente corta), se ha obtenido un método integral para el cálculo de la evolución espacio temporal de la onda térmica esférica; la comparación de resultados obtenidos de la aplicación del método integral con resultados numéricos, muestra un acuerdo excelente. Se ha analizado, también dentro de este régimen, la expansión del plasma al vacío; los resultados obtenidos, cuando se ignoran los efectos de la presión de radiación, muestran la existencia de tres tipos diferentes de solución, según que la temperatura aumente, permanezca constante, o disminuya con el tiempo (dT/dt menor, igual, o mayor que cero). Posteriormente, se ha extendido el análisis incluyendo el efecto de la presión de radiación de la onda de luz incidente; en particular, se ha encontrado que existe siempre un frente de rarefacción (onda de choque de rarefacción), que engloba a la superficie crítica (superficie en que la densidad electrónica N coincide con la densidad crítica), y modifica la región supercrítica (Ñ mayor que Nc) dando lugar a cavidades, zonas de densidad constante ("plateaus"), u ondas de choque, según que dT/dt menor, igual o mayor que 0. La región subcrítica (ñ menor que Nc) ha sido también analizada empleando un método de escalas múltiples. Finalmente, se ha estudiado el efecto que la presión de radiación ejerce sobre las especies iónicas de diferente relación masa carga (A/Z); en el caso de dos especies iónicas, se ha encontrado que la especie de menor A/Z experimenta, respecto a la otra especie, una gran aceleración en una zona, que engloba la superficie crítica, y cuyo espesor es del orden de la longitud de onda de la luz del láser