Simulación unidimensional auto consistente de la interacción de un plasma acolisional con un pulso laser
Los mecanismos de aceleración de partículas cargadas actuales, además de sofisticados, suelen ser de gran tamaño. Bajo esta premisa, investigaciones recientes se han enfocado en desarrollar diferentes esquemas que permitan acelerar partículas a altas energías en espacios reducidos, siendo la acelera...
- Autores:
-
Vanegas Perez, Keren Carolina
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2023
- Institución:
- Universidad Industrial de Santander
- Repositorio:
- Repositorio UIS
- Idioma:
- spa
- OAI Identifier:
- oai:noesis.uis.edu.co:20.500.14071/15408
- Palabra clave:
- Plasma
Aceleración wakefield
Pulso láser
Plasma
Wakefield acceleration
Laser pulse
- Rights
- openAccess
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- Atribución-SinDerivadas 2.5 Colombia (CC BY-ND 2.5 CO)
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Self-consistent one-dimensional simulation of the interaction of an acollissional plasma with a laser pulse |
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Los mecanismos de aceleración de partículas cargadas actuales, además de sofisticados, suelen ser de gran tamaño. Bajo esta premisa, investigaciones recientes se han enfocado en desarrollar diferentes esquemas que permitan acelerar partículas a altas energías en espacios reducidos, siendo la aceleración basada en plasma uno de los mecanismos de aceleración que más destaca. Este mecanismo consiste en aprovechar la onda plásmica generada por un pulso láser de alta intensidad y corta duración que incide en un plasma, para acelerar partículas cargadas. Ya que la interacción de un pulso láser con un plasma conlleva a fenómenos de naturaleza altamente no lineal, su descripción teórica se sustenta principalmente en simulaciones computacionales, las cuales consideran efectos autoconsistentes y no lineales propios del sistema. Por tal motivo, en este trabajo se presenta el desarrollo de un código computacional particle in cell electromagnético unidimensional que simula la formación de la onda plásmica, donde se consideran únicamente variaciones a lo largo de la dirección de propagación del pulso láser. Esto permite estudiar la dinámica del plasma perturbado por diferentes pulsos láser de diferente duración e intensidad, y, con ello caracterizar los diversos trenes de pozos de potencial que dichos pulsos inducen a su paso. |
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Este mecanismo consiste en aprovechar la onda plásmica generada por un pulso láser de alta intensidad y corta duración que incide en un plasma, para acelerar partículas cargadas. Ya que la interacción de un pulso láser con un plasma conlleva a fenómenos de naturaleza altamente no lineal, su descripción teórica se sustenta principalmente en simulaciones computacionales, las cuales consideran efectos autoconsistentes y no lineales propios del sistema. Por tal motivo, en este trabajo se presenta el desarrollo de un código computacional particle in cell electromagnético unidimensional que simula la formación de la onda plásmica, donde se consideran únicamente variaciones a lo largo de la dirección de propagación del pulso láser. Esto permite estudiar la dinámica del plasma perturbado por diferentes pulsos láser de diferente duración e intensidad, y, con ello caracterizar los diversos trenes de pozos de potencial que dichos pulsos inducen a su paso.PregradoFísicoCurrent charged particle acceleration mechanisms, in addition to being sophisticated, are usually large. Under this premise, recent research has focused on developing different schemes that allow particles to be accelerated to high energies in reduced spaces, with plasma-based acceleration being one of the most notable acceleration mechanisms. This mechanism consists of taking advantage of the plasmic wave generated by a high-intensity, short-duration laser pulse that hits a plasma, to accelerate charged particles. Since the interaction of a laser pulse with a plasma leads to phenomena of a highly nonlinear nature, its theoretical description is mainly based on computational simulations, which consider self-consistent and nonlinear effects inherent to the system. For this reason, this work presents the development of a one-dimensional electromagnetic particle in cell computational code that simulates the formation of the plasmic wave, where only variations along the direction of propagation of the laser pulse are considered. This allows us to study the dynamics of the plasma disturbed by different laser pulses of different durations and intensities, and thereby characterize the various trains of potential wells that these pulses induce in their path.application/pdfspaUniversidad Industrial de SantanderFacultad de CienciasFísicaEscuela de FísicaPlasmaAceleración wakefieldPulso láserPlasmaWakefield accelerationLaser pulseSimulación unidimensional auto consistente de la interacción de un plasma acolisional con un pulso laserSelf-consistent one-dimensional simulation of the interaction of an acollissional plasma with a laser pulseTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregradohttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bccehttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82237https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/50905aaa-2134-4c39-bb42-ea07a7a7afe1/downloadd6298274a8378d319ac744759540b71bMD52ORIGINALNota de proyecto.pdfNota de proyecto.pdfapplication/pdf291036https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/ab3f18aa-8891-47b3-9bd0-8f3d3a0f574d/download726eff79cbd79d833f7f748cd9d7657aMD53Carta de autorización.pdfCarta de autorización.pdfapplication/pdf52200https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/6aea55db-7396-4306-9215-fc2a1bf1dde0/downloadff5eec0dc725d996270254b8015f676eMD54Documento.pdfDocumento.pdfapplication/pdf1726141https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/ef98388c-83b5-4f7e-a91b-c91e1e4dcc30/download93866a7f4effc32abd49f6e819910826MD5520.500.14071/15408oai:noesis.uis.edu.co:20.500.14071/154082023-11-16 10:25:39.502http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessembargohttps://noesis.uis.edu.coDSpace at UISnoesis@uis.edu.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 |