Theoretical and computational results for the generation of a powerful shock wave with pressure behind the front exceeding a gigabar level in the half-space of a solid when the boundary layer is heated by a flux of laser-accelerated electrons are presented. The influence of the energy flux density of the heating stream, the characteristic initial energy and the electron spectrum on the characteristics of the shock wave is investigated. The main attention is paid to the generation of an extremely powerful shockwave, which can be applied in experiments to study the equation of state of matter. For this, the requirements for the parameters of a laser pulse that can ensure the propagation of a plane shock wave with a gigabar pressure when a substance is heated by a beam of laser-accelerated fast electrons, taking into account its divergence, are established. It is shown that one of the features of the propagation of a shock wave under the impact of a thermal piston heated by fast electrons consists in the radiation cooling of the peripheral region of the substance covered by the shock wave. An increase in the compression of matter due to radiation cooling leads to a multiple increase in the density of matter in the peripheral region of the shock wave compared to the density at its front. The final result of this work is to substantiate the use of shock waves driven by a beam of laser-accelerated electrons in a laboratory experiment to study the properties of matter, in particular, metals compressed to a density of several tens of g cc−1 under the action of gigabar pressure.
固体半空間において、境界層がレーザー加速電子のフラックスによって加熱されるときに、圧力がギガバールレベルを超える強力な衝撃波の発生に関する理論的および計算的結果を提示する。加熱流のエネルギー束密度、特性初期エネルギー、および電子スペクトルが衝撃波の特性に及ぼす影響を調査する。主な焦点は、物質の状態方程式を研究する実験に適用できる極めて強力な衝撃波の発生に当てられる。この目的のために、発散を考慮したレーザー加速高速電子ビームによる物質の加熱時に、ギガバール圧力の平面衝撃波の伝播を保証するレーザーパルスのパラメータに対する要件を確立する。高速電子によって加熱された熱ピストンの作用下での衝撃波伝播の特徴の1つは、衝撃波が覆う物質の周辺領域の放射冷却であることを示す。放射冷却による物質の圧縮の増加は、衝撃波 front での密度と比較して、衝撃波の周辺領域における物質密度の複数倍の増加をもたらす。本研究の最終結果は、ギガバール圧力下で数 g cm⁻³ の密度に圧縮された物質、特に金属の特性を研究するための実験室実験における、レーザー加速電子ビームによって駆動される衝撃波の使用の実証である。