Strong shocks and blast wave collisions are commonly observed features in astrophysical objects such as nebulae and supernova remnants. Numerical simulations often underpin our understanding of these complex systems, however modelling of such extreme phenomena remains challenging, particularly so for the case of radiative or colliding shocks. This highlights the need for well-characterized laboratory experiments both to guide physical insight and to provide robust data for code benchmarking. Creating a sufficiently high-energy-density gas medium for conducting scaled laboratory astrophysics experiments has historically been problematic, but the unique ability of atomic cluster gases to efficiently couple to intense pulses of laser light now enables table top scale (1 J input energy) studies to be conducted at gas densities of >1019 particles cm−3 with an initial energy density >5 × 109 J g−1. By laser heating atomic cluster gas media we can launch strong (up to Mach 55) shocks in a range of geometries, with and without radiative precursors. These systems have been probed with a range of optical and interferometric diagnostics in order to retrieve electron density profiles and blast wave trajectories. Colliding cylindrical shock systems have also been studied, however the strongly asymmetric density profiles and radial and longitudinal mass flow that result demand a more complex diagnostic technique based on tomographic phase reconstruction. We have used the 3D magnetoresistive hydrocode GORGON to model these systems and to highlight interesting features such as the formation of a Mach stem for further study.
強い衝撃波と爆風波の衝突は、星雲や超新星残骸などの天体物理学的物体において一般的に観測される特徴である。数値シミュレーションは、これらの複雑な系の理解を支えることが多いが、そのような極端な現象のモデル化は、特に放射を伴う衝撃波や衝突する衝撃波の場合には、依然として困難を伴う。このことは、物理的洞察を導き、コードのベンチマーキングのための堅牢なデータを提供するための、特性評価の十分になされた実験室実験の必要性を強調している。高エネルギー密度の気体媒質を生成してスケール化された実験室天体物理学実験を行うことは、歴史的に困難であったが、原子クラスター気体が強力なレーザー光パルスと効率的に結合するという独特の能力により、現在では、1019粒子cm−3を超える気体密度と5×109 J g−1を超える初期エネルギー密度で、テーブルトップ規模（1 Jの入力エネルギー）の研究を行うことが可能となっている。原子クラスター気体媒質へのレーザー加熱により、放射前駆体を伴う場合と伴わない場合の両方で、様々な幾何学的形状の強い衝撃波（マッハ55まで）を発生させることができる。これらの系は、電子密度プロファイルと爆風波の軌跡を取得するために、様々な光学診断法および干渉計診断法を用いて探査されてきた。円筒状の衝突衝撃波系も研究されてきたが、その結果生じる強く非対称な密度プロファイルと、半径方向および軸方向の質量流は、トモグラフィー位相再構成に基づくより複雑な診断手法を必要とする。我々は、3次元磁気抵抗性ハイドロコードGORGONを用いてこれらの系をモデル化し、さらなる研究のためのマッハステムの形成などの興味深い特徴を明らかにした。