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量子电动力学—粒子模拟极端等离子体动力学研究
常恒心, 许铮, 姚伟鹏, 谢雨, 乔宾
计算物理
2017, 34 (5):
526-542.
新一代拍瓦激光装置有望将激光强度提升至1023~1024 W·cm-2，在此极端强场条件下非线性量子电动力学效应对等离子体动力学过程产生重要影响.相对论电子在强电磁场作用下会同步辐射大量伽马光子，当后者穿过超强电磁场时会级联产生正负电子对.与此同时，这些量子电动力学效应也会反作用于激光等离子体相互作用过程，如辐射阻尼严重影响电子运动过程.为了研究这样极端的等离子体动力学，我们介绍最近几年发展的量子电动力学数值模拟模块，并将其耦合到传统的粒子模拟程序中，即量子电动力学-粒子模拟程序.由于大量新辐射的光子和产生的正负电子对会造成模拟粒子数目的不断增加，我们发展了粒子融合技术来减小模拟规模.利用此量子电动力学-粒子模拟程序，我们对极端强场激光物质相互作用以及极端天体物理现象开展了数值模拟研究.
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