This work analyzes the charge state and energy loss of Ar+16 projectiles impinging on partially ionized carbon plasmas. The study combines the Cross section Model-2 (CSM-2) with hydrodynamic simulations to predict projectile charge states, plasma stopping power, and projectile energy loss under realistic plasma conditions. The model considers Non-Local Thermal Equilibrium ionization states and includes contributions from both free and bound electrons, utilizing models such as the T-Matrix, Li-Petrasso, RPA, and PLASTOP. The results demonstrate that CSM-2 provides significant improvements over semi-empirical models like Kreussler and Guskov by accurately capturing non-equilibrium dynamics. PLASTOP highlights the role of bound electron contributions in partially ionized plasmas, complementing the predictions of free electron models. Experimental validation confirms the reliability and accuracy of the proposed methodology. This framework offers a robust approach for studying ion-plasma interactions, with potential applications in fusion research, warm dense matter studies, and other extreme environments. Future work will extend this methodology to other plasma conditions and projectile species.
本研究は、部分電離炭素プラズマに入射するAr+16飛翔体の電荷状態とエネルギー損失を解析する。本研究は、Cross section Model-2 (CSM-2) と流体力学シミュレーションを組み合わせて、現実的なプラズマ条件下での飛翔体電荷状態、プラズマ阻止能、および飛翔体エネルギー損失を予測する。このモデルは、非局所熱平衡電離状態を考慮し、自由電子と束縛電子の両方からの寄与を含み、T-Matrix、Li-Petrasso、RPA、およびPLASTOPなどのモデルを利用する。結果は、CSM-2が非平衡ダイナミクスを正確に捉えることにより、KreusslerやGuskovのような半経験的モデルよりも大幅な改善をもたらすことを示している。PLASTOPは、部分電離プラズマにおける束縛電子寄与の役割を強調し、自由電子モデルの予測を補完する。実験的検証により、提案手法の信頼性と精度が確認される。この枠組みは、イオン-プラズマ相互作用を研究するための堅牢なアプローチを提供し、核融合研究、warm dense matter研究、およびその他の極限環境への応用可能性を有する。今後の研究では、この手法を他のプラズマ条件や飛翔体種に拡張する予定である。