e-p等离子体中超强激光脉冲的分裂及类多孤子结构的形成

胡强林，余晓光



e-p等离子体中超强激光脉冲的分裂及类多孤子结构的形成

*胡强林，余晓光

(井冈山大学数理学院，江西，吉安 343009)

通过推导并数值求解超强线极化脉冲激光在正负电子对（e-p）等离子体中传播时所满足的非线性Schrödinger方程，讨论了超强线极化脉冲激光在e-p等离子体中的传播特性。结果表明，传播过程中真空极化和磁化产生的非线性效应与群速度色散之间的竞争能导致高斯型脉冲激光的自压缩，对长脉冲，这种竞争能使脉冲在压缩后又会产生分裂，最终导致类多孤子结构的形成。

真空极化和磁化，正负电子对（e-p）等离子体，超强脉冲激光

0 引言

正负电子对(e-p)等离子体在宇宙环境下，比如吸积盘、脉冲星、中子星、黑洞等，广泛存在[1-4]。由于e-p等离子体存在环境的特殊性，到目前为止，人们对其性质所知甚少[3]。然而，e-p等离子体的性质对人们了解宇宙环境下e-p等离子体中发生的有关物理过程非常重要。因此，超强激光脉冲与e-p等离子体非线性相互作用的研究逐渐引起了人们广泛的关注[5-8]。近年来，超强脉冲激光技术的发展使在实验室环境下产生e-p等离子体成为可能。研究表明，用脉宽为10 ps，强度为1020W/cm2激光脉冲从两边同时轰击金薄膜靶，可以产生最高密度为固体电子密度的千分之一的正负电子对。若让轰击后产生的等离子体自由扩散，则由于正负电子的质量比离子质量小得多，在等离子体的外层可得到较纯净的e-p等离子体[4]。在实验室中用超强脉冲激光与高Z材料靶相互作用可以产生e-p等离子体，意味着人们在实验室中模拟宇宙环境成为可能，从而开辟了一条探索宇宙奥秘的新途径[5]。……