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Profile-driven proton and triton stopping in warm dense matter: a density-derived stripping potential and effective excitation closure

Metin Usta2026年5月Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

Charged‐particle stopping in warm dense matter (WDM) remains a key uncertainty in high‐energy‐density experiments and inertial confinement fusion (ICF) analysis, where state‐dependent electronic structure, partial ionization, and degeneracy modify energy‐loss mechanisms relative to cold‐matter baselines. In this work, a profile‐driven interface is formulated in which the electron‐density profile is treated as the primary state descriptor and is mapped to stopping‐model inputs through an energy‐dependent stripping distance derived from a density‐based potential. A common active domain is then used to define (i) an effective active‐electron number by radial integration and (ii) an effective mean excitation energy via a plasma‐frequency correlation, thereby enforcing internal consistency between charge participation and excitation scale. The closures are propagated through a transparent collisional kernel to obtain stopping powers and continuous slowing‐down approximation ranges for protons and tritons over 0.05–10 MeV in representative CH and C WDM states. Model‐to‐baseline ratios relative to Li–Petrasso stopping are reported to connect the results to widely used ICF reference practices, and closure‐parameter sensitivity is quantified through uncertainty envelopes that bound and . Across the studied states, the derived trends produce coupled variations in and that yield systematic, energy‐dependent departures from the Li–Petrasso baseline, with implications for DT‐relevant triton transport and for the interpretation of WDM stopping benchmarks. All figure‐ready datasets are provided to facilitate cross‐comparison with alternative stopping prescriptions and to support future validation against dedicated WDM experiments.

日本語訳

温かい高密度物質(WDM)中での荷電粒子の阻止は、高エネルギー密度実験および慣性核融合(ICF)解析において主要な不確実性のままである。そこでは、状態依存の電子構造、部分電離、および縮退が、冷たい物質のベースラインと比較してエネルギー損失機構を変化させる。本研究では、プロファイル駆動型インターフェースを定式化する。ここでは、電子密度プロファイル を主要な状態記述子として扱い、密度ベースのポテンシャルから導出されるエネルギー依存の剥離距離 を介して阻止モデル入力にマッピングする。次に、共通の活性領域 を用いて、(i)動径積分による有効活性電子数 と、(ii)プラズマ周波数相関による有効平均励起エネルギー を定義し、それにより電荷関与と励起スケールの間の内部整合性を強制する。閉包関係 を透明な衝突カーネルを通じて伝播させ、代表的なCHおよびC WDM状態における陽子とトリトンについて、0.05–10 MeVの範囲で阻止能 および連続減速近似飛程 を得る。Li–Petrasso阻止に対するモデル対ベースライン比を報告し、結果を広く使用されているICF参照慣行に結び付ける。また、閉包パラメータ感度は、 と を制限する不確実性エンベロープを通じて定量化される。調査した状態全体で、導出された の傾向は と の結合変動を生み出し、Li–Petrassoベースラインからの系統的でエネルギー依存的な乖離をもたらす。これは、DT関連トリトン輸送とWDM阻止ベンチマークの解釈に影響を与える。すべての図作成可能なデータセットが提供され、代替の阻止手法との相互比較を容易にし、将来のWDM実験を支援する。

AIによる論文要約

プロファイル駆動型の温かい高密度物質中での陽子と三重陽子の阻止能:密度由来の剥離ポテンシャルと有効励起閉鎖
JA慣性閉じ込め核融合(ICF)や高エネルギー密度物理学の研究者、特にWDM中の荷電粒子輸送に携わる学生や若手研究者。この論文は、エネルギー損失機構の理解を深め、実験データの解釈に役立つ。#温かい高密度物質 #阻止能 #慣性閉じ込め核融合 #陽子 #三重陽子
LLM向け: {"Title": "Profile-driven proton and triton stopping in warm dense matter", "Aut…

この研究では、温かい高密度物質(WDM)中の陽子と三重陽子のエネルギー損失(阻止能)を計算する新しい手法を提案しています。電子密度分布を基本変数とし、密度に依存した剥離距離を用いて有効電子数と平均励起エネルギーを自己無撞着に決定します。この方法をCHやCのWDM状態に適用し、0.05~10 MeVのエネルギー範囲で阻止能と飛程を計算しました。結果を広く使われているLi-Petrasso阻止能と比較し、系統的な差異を示しました。この研究は、慣性閉じ込め核融合や高エネルギー密度実験における重要な不確定性を減らすことに貢献します。

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