О Центре / Исследования

Лазерная физика высоких энергий

Сравнение размера установок:
Линейный ускоритель Стэнфордского Университета (вверху)
Пан-европейский лазерный мега-проект "Апполон"(внизу)

Появление мощных лазеров с длительностью импульса излучения порядка 1 пс и короче (т.е. менее 10-12 с) ознаменовало собой конец монополии ускорителей на получение частиц высоких энергий. Уже сравнительно невысокая энергия, порядка 100 Дж, сконцентрированная в таком малом временном интервале в пятне размером несколько микрометров (это доступно сегодняшней технике фокусировки лазерного света), обеспечивает плотность потока энергии (интенсивность), превосходящую 1022 Вт/см2. Даже при интенсивностях на три порядка ниже, взаимодействующий с оптическим импульсом электрон способен разогнаться до релятивистской энергии на расстоянии, меньшем одного лазерного периода. О таких импульсах принято говорить как о релятивистски сильных; именно они в центре внимания исследований ЦФПИ.

Релятивистски сильный лазерный импульс, падая на мишень из любого вещества, превращает ее в плазму, причем уже на самом переднем своем фронте, где интенсивность еще на несколько порядков меньше, чем в максимуме. При этом взаимодействие лазерного излучения фактически происходит уже с плазмой. Электрические поля, которые в ней создаются, огромны. Они на многие порядки превосходят типичное поле в ускорителе и могут ускорять частицы на значительно меньшем расстоянии. Открывается возможность создания компактных ускорителей нового типа — лазерно-плазменных источников высокоэнергичных частиц. Уже сейчас вылетающие из такого лазерно-плазменного ускорителя частицы, электроны и ионы, имеют энергии более 1 ГэВ (электроны) и около 100 МэВ (протоны).

Схема ускорения электронов и ионов с помощью лазера из тонкой мишени

В ЦФПИ разрабатываются физические основы и оптимальные схемы «лазер-мишень» для наиболее эффективного получения пучков ускоренных частиц наиболее высокого качества. Лазерно-ускоренные частицы могут служить вторичными источниками электромагнитного излучения от терагерцового излучения до мульти-МэВных гамма-квантов и сами использоваться в качестве диагностических пучков, источников ядерных реакций, и новых инструментов для лечения ряда тяжелых болезней.

Разработка фундаментальных теоретических основ для этих применений также является важным направлением исследований ЦФПИ.


Методология работ

Взаимодействие интенсивного лазерного поля с плазмой – многомерная сильно нелинейная самосоглосованная задача движения частиц и эволюции лазерного и плазменных полей. В качестве нелинейностей здесь выступают плазменные нелинейности полей, взаимодействие поле-частицы, релятивистские эффекты, что, строго говоря, может быть более-менее последовательно учтено только с использованием численного релятивистского кинетического моделирования. Гидродинамическое моделирование здесь, как правило, не работает, поскольку характер движения частиц носит много-потоковый характер. Простейший пример тому – опрокидывание волны. Однако и исключительно кинетическое моделирование не служит панацеей преооления сложной физики лазер-плазменных взаимодействий. Оно само сталкивается с трудностями адекватного воспроизведения физической картины и конечностью вычислительных ресурсов. По этой причине только комплексный подход, сочетающий в себе теоретические модели и численное моделирование, является лучшей гарантией наиболее полного понимания и описания явлений взаимодействия интенсивного лазерного поля с плазмой.

В институте используются различные теоретические модели, аналитические и полу-аналитические, различной степени сложности. Наиболее простые из них это одночастичные приближения движения частиц в заданных электромагнитных полях и/или электростатических плазменных полях (полях разделения заряда), нелинейно-оптические модели, модели качественного анализа возникновения хаотического движения частиц, Лагранжев формализм, модели опрокидывания волн, модели описания генерации квазистационарных полей и т.п. (например, [5-7,9,10,12-14,23,27,28,31,36,38,39,45,48,50,53,59,63,66]).

Имеется уникальный опыт построения новых теорий с привлечением такого нетривиального математического аппарата, как ренорм-групповой подход. С его использованием удалось аналитически решить граничную задачу о самофокусировке лазерного пучка, описываемой нелинейным уравнением Шредингера с кубической нелинейностью и найти новые классы приближенных решений для случая сред с насыщающейся нелинейностью [70,71]. В кинетической теории адиабатического квазинейтрального разлета плазмы в вакуум и кулоновского взрыва, учитывающей многопотоковые движения частиц, аналитические точные и приближенные решения существенно продвигают понимание механизмов электростатического ускорения ионов под действием коротких лазерных импульсов [1-4,33-35,44,47,61].

Наряду с аналитическими теориями, важную роль играют полу-аналитические модели, которые, с одной стороны, гораздо проще полных кинетических численных моделей, а, с другой стороны, позволяют выявить основные закономерности и скейлинги процессов. ЛЛФВЭ располагает созданной сотрудниками и получившей мировое признание так называемой БВП (Больцман-Власов-Пуассон) моделью, которая для 1D геометрии на основе использования больцмановского распределения электронов (горячих, лазерных и холодных, мишенных) и решения уравнения Власова в самосогласованном электростатическом поле разделения зарядов, описывает ускорение ионов многокомпонентного состава, обусловленное горячими электронами, генерируемыми лазером [21-24].

Основой кинетического численного моделирования взаимодействие интенсивного лазерного поля с плазмой служит 3D параллельный код "Мандор", который не уступает лучшим мировым кодам «частица-в-ячейке». «Мандор» представляет собой параллельный релятивистский электромагнитный PIC код, позволяющий моделировать бесстолкновительную плазму в одномерной, двумерной, или трёхмерной постановке. Пакет опирается на многолетний опыт лаборатории «Физики плазмы» ИВТ СО РАН (г. Новосибирск) в создании и реализации PIC-алгоритмов, долгое время дорабатывался в Университете Альберты (Канада), и в настоящее время успешно используется в ряде лабораторий России, Канады, США и др. стран. В настоящее время в ЦФПИ ведутся работы по совершенствованию кода как в направлении добавления и уточнения учитываемых физических процессов, так и повышения экономичности и развития пользовательского интерфейса, а также по упрощению (по возможности) архитектуры пакета для облегчения процесса добавления новой физики или других возможностей, и создание эффективного механизма взаимодействия с пользователем.

Области применения

ВВозможны следующие применения лазерно-ускоренных частиц:


• Инжектор для ускорителей частиц (электронов и ионов). Коль скоро появляется «малоразмерный» способ эффективного ускорения частиц, естественным выглядит их использование в качестве инжектора для традиционного ускорителя. Конечно, по-настоящему привлекательной лазерная схема инжекции будет выглядеть, когда удастся приблизиться к гигаэлектронвольтной энергии ионных сгустков и на порядок выше для электронов.

• Протонная радиография. Изображения, подобно рентгеновским снимкам, отражающие структуру микрообъекта, можно получать с использованием высокоэнергичных протонов. Но наиболее интересным оказывается использование того факта, что в данном случае зондирующее излучение связано с переносом заряда. Это означает, что лазерно-созданный микропучок протонов будет определенным образом отклоняться при прохождении областей с сильными электрическими и/или магнитными полями и даст информацию о генерации и свойствах полей в микрообъемах. Примером может служить протонное зондирование на микронных масштабах сильных полей, которые возникают в мишенях, используемых в экспериментах по лазерному термоядерному синтезу. Эксперименты по протонной радиографии уже ведутся в ряде лабораторий.

• Получение короткоживущих изотопов, например для позитронной эмиссионной томографии. Позитрон-излучающие изотопы (обычно элементы второго периода периодической системы) могут образовываться при облучении протонами из лазерной мишени вторичной мишени из специально подобранного вещества в результате (p,n) и (p,?) реакций. Соответствующие эксперименты уже проведены, но для получения изотопов в необходимых количествах потребуются лазеры большей энергии.

• Короткоимпульсный источник нейтронов. Сгустки лазерно-ускоренных протонов (или дейтронов), бомбардируя вторичную мишень, могут рождать короткие всплески нейтронов, которые пригодятся, например, для диагностики с высочайшими проникающей способностью и временным разрешением, способной изучать быстропротекающие процессы в плотных средах. При достижении протонами энергий гигаэлектронвольтного диапазона станет возможным получение направленных потоков нейтронов. В лазерных экспериментах уже получены нейтронные вспышки. Их практическое использование связывается с разработкой короткоимпульсных лазеров следующего поколения.

• Быстрый поджиг термоядерной мишени. Ускоренный коротким лазерным импульсом ионный (протонный) сгусток можно впрыснуть во внутрь сжатой и нагретой длинным (наносекундным) лазерным импульсом термоядерной мишени. При этом предполагается, что освобождаемая ионами энергия в небольшой части термоядерного горючего окажется достаточной для инициирования термоядерного горения всей мишени. Сейчас нет окончательной ясности в возможности реализации такого сценария на практике; пока не сделан и выбор между протонами и легкими ионами в качестве драйвера.

• Генерация жесткого э.м. излучения. Разработка новых концепций ускорения электронов для генерации рентгеновского и гамма излучения при взаимодействии интенсивных лазерных импульсов с малоплотными и плотными пространственно-структурированными мишенями. Кроме того, сейчас обсуждается концепция столкновения лазерно-ускоренного пучка электронов с лазерным импульсом для генерации гамма-излучения МэВного диапазона в целях его использования для ядерной флюоресценции, позволяющей выявлять специальные ядерные материалы.

• Глубокая ионная имплантация. В отличие от традиционной ионной имплантации речь идет о внедрении ионов достаточно глубоко внутрь образца с целью микроструктурирования последнего. Яркий пример — живо обсуждаемая новая технология протонной имплантации в оптоволокно для получения определенных оптических свойств. Причем речь идет об использовании протонов весьма умеренных энергий (~1 МэВ), т.е. указанную технологию реально внедрить в ближайшем будущем.

• Вещество в экстремальных условиях. Воздействие на образцы сгустков высокоэнергичных ионов, характеризуемых высокой плотностью энергии, позволяет получать в микрообъемах вещество в экстремальных состояниях, когда давление может достигать беспрецедентной величины. Изучение таких состояний вещества необходимо для массы приложений, и лазерно-ускоренные частицы дают для него новый эффективный инструмент.

• Ядерная физика. Здесь лазерно-ускоренные ионы выступают как еще один инструмент для другой области знаний. Число возможных, представляющих интерес для изучения, ядерных процессов огромно. Даже сечения ядерных реакций для многих изотопов еще не достаточно хорошо изучены и измерены. Реакции синтеза ядер средней части таблицы Менделеева, могут, например, использоваться для получения сильно возбужденных ядер, изучение которых представляет безусловный интерес. Большое преимущество использования ускоренных лазером ионных сгустков для ядерной физики — их короткая длительность, не доступная для других методов ускорения. Энергичные электроны при взаимодействии с веществом способны производить гамма-кванты, что открывает перспективы изучения фото-ядерных (?, mn) реакций. Интересно развитие работ по трансмутации долгоживущих изотопов в интересах изучения перспективы дезактивации радиоактивных отходов.

• Астрофизика в лаборатории. Моделирование астрофизических процессов в лаборатории — новая возможность раскрытия их загадок с помощью мощных короткоимпульсных лазеров. Столкновения лазерно-ускоренных пучков частиц друг с другом и веществом хорошо воспроизводят астрофизические условия, что должно пролить свет на природу и свойства ряда электромагнитных явлений в далеком космосе.

• Радиотерапия. Наверно, самая замечательная идея по использованию лазерного ускорения протонов и/или ионов углерода — для радиационной терапии рака. Ее воплощение позволило бы вести такую терапию непосредственно в больницах и в широких масштабах, тогда как сейчас лечение проводится на немногочисленных ускорителях, предназначенных в основном для физических исследований. Конечно, предстоит еще пройти длинный путь в поисках путей получения хорошо управляемых ионных пучков высокого качества и требуемой энергии в сотни МэВ. Однако уже сейчас в мире появляются лазерные лаборатории, полностью нацеленные на воплощение идеи лазерной адронной терапии. В последнее время обращается также внимание на возможность использования лазерно получаемых высокоэнергичных электронов для лечения рака при многостороннем облучении опухоли.

Список публикаций

Работы сотрудников ЦФПИ по физике взаимодействия интенсивных коротких лазерных импульсов с плазмой

[1]. Kovalev V. F., Bychenkov V. Yu., and Tikhonchuk V. T., Renormalization-group approach to the problem of light-beam self-focusing, Phys. Rev. A 61, 033809 (2000).

[2] Ковалёв В. Ф., Быченков В. Ю., Тихончук В. Т., Ускорение ионов при адиабатическом разлёте плазмы: ренормгрупповой подход, Письма в ЖЭТФ 74, 12 (2001).

[3] Ковалёв В. Ф., Быченков В. Ю., Тихончук В. Т., Ускорение ионов при адиабатическом разлёте плазмы, ЖЭТФ 122, 264 (2002).

[4] Kovalev V. F. and Bychenkov V. Yu., Analytic solutions to the Vlasov equations for expanding plasma. Phys. Rev. Lett. 90, 185004 (2003).

[5] Yu W., Bychenkov V. Yu., Sentoku Y., Yu M. Y., Sheng Z. M., and Mima K., Electron acceleration by a short relativistic laser pulse at the front of solid targets, Phys. Rev. Lett., 85, 570 (2000).

[6] Sentoku Y., Bychenkov V. Yu., Flippo K., Maksimchuk A., Mima K., Mourou G., Sheng Z. M., and Umstadter D., High-energy ion generation in interaction of short laser pulse with high-density plasma, Appl. Phys. B 74, 207 (2002).

[7] Муру Ж., Чанг З., Максимчук А., Нис Д., Буланов С. В., Быченков В. Ю., Есиркепов Т. Ж., Наумова Н. М., Пегораро Ф., Руль Г., Дизайн экспериментов по изучению релятивистской нелинейной оптики в пределе лазерного импульса порядка периода поля и размера пятна фокусировки порядка длины волны, Физика плазмы 28, 14 (2002).

[8] Dudnikova G. I., Bychenkov V. Yu., Maksimchuk A.,.Mourou G, Nees J., Bochkarev S. G., and Vshivkov V. A., Electron acceleration by few-cycle laser pulses with single-wavelength spot size. Phys. Rev. E 67, 026416 (2003).

[9] Бочкарев С. Г., Быченков В. Ю., Ускорение электронов при острой фокусировке фемтосекундного лазерного излучения, Квантовая электроника 37, 273 (2007).

[10] Popov K. I., Bychenkov V. Yu., Rozmus W., Sydora R. D., Electron vacuum acceleration by a tightly focused laser pulse, Phys. Plasmas 15, 013108 (2008).

[11] Fedosejevs R., Serbanescu C., Dorchies F., Fourment C., Bonte C., Blasco F., Santos J., Petit S., Romanov D., Rozmus W., Bychenkov V. Yu., Capjack C. E. and Tikhonchuk V., Hot electron jets from femtosecond heated plasmas at intensities of 1016--1017 W/cm2, J. Phys. IV France 133, 271 (2006).

[12] Sarkisov G. S., Bychenkov V. Yu., Tikhonchuk V. T., Maksimchuk A., Chen S. Y., Wagner R., Mourou G., and Umstadter D., Observation of the plasma channel dynamics and Coulomb explosion in the interaction of a high intensity laser pulse with He gas jet, Письма в ЖЭТФ 66, 787 (1997).

[13] Саркисов Г. С., Быченков В. Ю., Тихончук В. Т., Цилиндрическая кумуляция быстрых ионов в кольцевом фокусе мощного субпикосекундного лазера, Письма в ЖЭТФ, 69, 20 (1999).

[14] Быченков В. Ю., Тихончук В. Т., Толоконников С. В., Ядерные реакции, инициируемые высокоэнергичными ионами, ускоренными лазером, ЖЭТФ 115, 2080 (1999).

[15] Nemoto K., Maksimchuk A., Banerjee S., Flippo K., Mourou G., Umstadter D., and Bychenkov V. Yu., Laser triggered ion acceleration and table top isotope production, Appl. Phys. Lett. 78, 595 (2001).

[16] Быченков В. Ю., Розмус В., Максимчук А., Умштадтер Д., Капчак К. Е., Концепция «быстрого поджига» на лёгких ионах, Физика плазмы, 27, 1076 (2001).

[17] Быченков В. Ю., Сентоку Я., Буланов С. В., Мима К., Муру Ж.., Толоконников С. В., Генерация пионов при взаимодействии интенсивного ультракороткого лазерного импульса с твёрдотельной мишенью, Письма в ЖЭТФ 74, 664 (2001).

[18] Liseikina T. V., Bychenkov V. Yu., Dudnikova G. I., and Pegoraro F., Laser-triggered ion acceleration at moderate intensity and pulse duration, Appl. Phys. B 81, 537 (2005).

[19] Быченков В. Ю., Дудникова Г. И., Двустадийное лазерное ускорение ионов, Физика плазмы 33, 720 (2007).

[20] Брантов А. В., Быченков В. Ю., Розмус В., Ускорение ионов ультра-короткими ультра-интенсивными лазерными импульсами, Квантовая электроника 37, 863 (2007).

[21] Bychenkov V. Yu., Novikov V. N., Batani D., Tikhonchuk V. T., and Bochkarev S. G., Ion acceleration in expanding multispecies plasmas, Phys. Plasmas 11, 3242 (2004).

[22] Passoni M., Tikhonchuk V. T., Lontano M., and Bychenkov V. Yu., Charge separation effects in solid targets and ion acceleration with a two-temperature electron distribution, Phys. Rev. E 69, 026411 (2004).

[23] Tikhonchuk V. T, Andreev A. A., Bochkarev S. G., and Bychenkov V. Yu., Ion acceleration in short-laser-pulse interaction with solid foils. Plasma Phys. Control. Fusion 47, B869 (2005).

[24] Бочкарев С. Г., Быченков В. Ю., Тихончук В. Т., Исследование ускорения ионов при разлете лазерной плазмы на основе БВП модели. Физика плазмы 32, 230 (2006).

[25] Maksimchuk A., Gu S., Flippo K., Umstadter D., and Bychenkov V. Yu., Forward ion acceleration in thin films driven by a high-intensity laser, Phys. Rev. Lett. 84. 4108 (2000).

[26] Максимчук А., Флиппо К., Краузе Г., Муру Ж., Немото К., Шульдц Д., Умштадтер Д., Ване Р., Быченков В. Ю., Дудникова Г. И., Ковалев В. Ф., Мима К., Новиков В. Н., Сентоку Я., Толоконников С. В., Генерация высокоэнергичных ионов короткими лазерными импульсами, Физика плазмы 30, 514 (2004).

[27] Bychenkov V. Yu., Romanov D. V., Rozmus W., Capjack C. E., and Fedosejevs R., Distinctive features of photoionized plasma from short x-ray pulse interaction with gaseous medium. Phys. Plasmas 13, 013101 (2006).

[28] K.I.Popov, V.Yu.Bychenkov, W.Rozmus, R.D.Sydora, and S.S.Bulanov, Electron acceleration by a tightly focused laser pulse. Phys. Plasmas 16, 053106 (2009).

[29] Matsuoka T., Maksimchuk A., Lin T., Batishchev O. V., Batishcheva A. A. and Bychenkov V. Yu., Anomalous transmission of high contrast relativistically intense short pulses through thin metal foils. J. Phys. IV France 133, 511 (2006).

[30] Быченков В.Ю., Гарина С.М., Дудникова Г. И., Змитренко Н. В., Ковалев В.Ф., Лисейкина Т.В., Численное моделирование генерации гармоник ультракороткими лазерными импульсами, Математическое Моделирование, 20, 61, (2008)

[31] Brantov A. V., Esirkepov T. Zh., Kando M., Kotaki H.,. Bychenkov V. Yu., Bulanov S. V., Controlled electron injection into the wake wave using plasma density inhomogeneity, Phys. Plasmas 15, 073111 (2008).

[32] Быченков В. Ю., Ковалёв В. Ф., Кулоновский взрыв в кластерной плазме, Физика плазмы 31, 203 (2005).

[33] Ковалёв В. Ф., Быченков В. Ю., Кинетическое описание кулоновского взрыва сферически-симметричного кластера, ЖЭТФ 128, 243 (2005).

[34] Kovalev V. F., Popov K. I., Bychenkov V. Yu., and Rozmus W., Laser triggered Coulomb explosion of nanoscale symmetric targets. Phys. Plasmas 14, 053103 (2007).

[35] Kovalev V. F. and Bychenkov V. Yu., Analytical models of laser-trigged ion acceleration, Laser Physics 16, 237 (2006).

[36] Быченков В. Ю., Ковалёв В. Ф., О предельной энергии ионов из взрывающейся ультратонкой фольги, облучаемой интенсивным ультракоротким лазерным импульсом, Квантовая электроника 35, 1143 (2005).

[37] Kovalev V. F., Bychenkov V. Yu., and Mima K., Quasi-monoenergetic ion bunches from exploding microstructured targets, Phys. Plasmas 14, 103110 (2007).

[38] Быченков В. Ю., Ковалёв В. Ф., Моноэнергетический ионный пучок из взрывающейся фольги, Физика плазмы 32, 1053 (2006).

[39] Андрияш И. А., Быченков В. Ю., Ковалёв В. Ф., Кулоновский взрыв кластера сложного ионного состава, Письма в ЖЭТФ 87, 720 (2008).

[40] Новиков В. Н., Брантов А. В., Быченков В. Ю., Ковалёв В. Ф., Кулоновский взрыв нагретого кластера, Физика плазмы 32, №9 (2008).

[41] S. S. Bulanov, A. Brantov, V. Yu. Bychenkov, V. Chvykov, G. Kalinchenko, T. Matsuoka, P. Rousseau, S. Reed, V. Yanovsky, K. Krushelnick, and A. Maksimchuk, Accelerating protons to therapeutic energies with ultraintense, ultraclean, and ultrashort laser pulses, Med. Phys. 35, 1770 (2008).

[42] S. S. Bulanov, A. Brantov, V. Yu. Bychenkov, V. Chvykov, G. Kalinchenko, T. Matsuoka, P. Rousseau, S. Reed, V. Yanovsky, D. W. Litzenberg, K. Krushelnick, and A. Maksimchuk, Acceleration of monoenergetic protons from ultrathin foils by flat-top laser pulses in the directed-Coulomb-explosion Regime, Phys. Rev. E. 78, 026412 (2008).

[43] G. I. Dudnikova, V. Yu. Bychenkov, W. Rozmus, R. Fedosejevs, and A. Maksimchuk, Laser triggered quasi-monoenergetic ion beams at a moderate intensity and pulse duration. Laser Physics 18, 1025 (2008).

[44] K. I. Popov, V. Yu. Bychenkov, W. Rozmus, V. F. Kovalev, R. D. Sydora, Mono-energetic ions from collisionless expansion of spherical multi-species clusters. Laser and Particle Beams 27, 321 (2009).

[45] A. V. Brantov, V. T. Tikhonchuk, V. Yu. Bychenkov, and S. G. Bochkarev, Laser triggered ion acceleration from a double layer foil. Phys. Plasmas 16, 043107 (2009).

[46] S. E. Kirkwood, Y. Y. Tsui, R. Fedosejevs, A. V. Brantov, and V. Yu. Bychenkov, Experimental and theoretical study of the absorption of femtosecond laser pulses in interaction with solid copper targets. Phys. Rev. B 79, 144120 (2009).

[47] K.I.Popov, V.Yu.Bychenkov, I.A.Andriyash, R.D.Sydora, and W.Rozmus, Expansion of two-ion-species pherical plasmas as a source of mono-energetic ions. J. Plasma & Fus. Res. Series 8, 1226 (2009).

[48] K.I.Popov, V.Yu.Bychenkov, W.Rozmus, R.D.Sydora, and S.S.Bulanov, Electron acceleration by a tightly focused laser pulse. Phys. Plasmas 16, 053106 (2009).

[49] A.G.Mordovanakis, J.Easter, N.Naumova, K.Popov, P-E.Masson-Laborde, B.Hou1, I.Sokolov, G.Mourou, I.V.Glazyrin, W.Rozmus, V. Bychenkov, J.Nees, and K.Krushelnick, Quasimonoenergetic electron beams with relativistic energies and ultrashort duration from laser-solid interactions at 0.5 kHz. Phys. Rev. Lett. 103, 235001 (2009).

[50] С.Г.Бочкарев, К.И.Попов, В.Ю.Быченков, Прямое ускорение электронов радиально поляризованным лазерным импульсом, Кр. сообщ. по физике ФИАН 36, 335 (2009).

[51] И.А.Андрияш, В.Ю.Быченков, Лазерное ускорение легкой примеси из ультра-тонкой фольги сложного ионного состава, Кр. сообщ. по физике ФИАН 36, 340 (2009).

[52] S.S.Bulanov, A.Maksimchuk, K.Krushelnick, K.I.Popov, V.Yu.Bychenkov, and W.Rozmus, Ensemble of ultra-high intensity attosecond pulses from laser–plasma interaction. Phys. Lett. A 374, 476 (2010).

[53] И.А.Андрияш, В.Ю.Быченков, В.Ф.Ковалев, Лазерное ускорение легких ионов из тонкой однородной фольги сложного атомного состава, Физика плазмы 36, 77 (2010).

[54] C.McGuffey, A.G.R.Thomas, W.Schumaker, T.Matsuoka, V.Chvykov, F.J.Dollar, G.Kalintchenko, V.Yanovsky, A.Maksimchuk, K.Krushelnick, V.Yu.Bychenkov, I.V.Glazyrin, A.V.Karpeev, Ionization induced trapping in a laser wakefield accelerator. Phys. Rev. Lett. 104, 025004 (2010).

[55] A.Maksimchuk, S.S.Bulanov, A.Brantov, V.Yu.Bychenkov, V.Chvykov, F. Dollar, D. Litzenberg, G.Kalintchenko, T.Matsuoka, S. Reed, V.Yanovsky, and K. Krushelnick, Control of proton energy in ultra-high intensity laser-matter interaction. J. Phys.: Conf. Ser. 244, 042025 (2010).

[56] А.В.Брантов, В.Ю.Быченков, Пучки моноэнергетических протонов из пространственно-ограниченных мишеней, облучаемых ультракороткими лазерными импульсами, Физика плазмы 36, 256 (2010).

[57] S.S.Bulanov, V.Yu.Bychenkov, V.Chvykov, G.Kalinchenko, D.W.Litzenberg, T.Matsuoka, A.G.R.Thomas, L.Willingale, V.Yanovsky, K.Krushelnick, and A.Maksimchuk, Generation of GeV protons from 1 PW laser interaction with near critical density targets. Phys. Plasmas 17, 043105 (2010).

[58] T.Matsuoka, S.Reed, C.McGuffey, S.S.Bulanov, F.Dollar, L.Willingale, V.Chvykov, G.Kalinchenko, A.Brantov, V.Yu.Bychenkov, P.Rousseau, V.Yanovsky, D.W.Litzenberg, K. Krushelnick, and A.Maksimchuk, Energetic electron and ion generation from interactions of intense laser pulses with laser machined conical targets. Nucl. Fusion 50, 055006 (2010).

[59] Е.А.Говрас, В.Ю.Быченков, В.Ф.Ковалев, Ускорение легких ионов из разлетающейся ультратонкой фольги сложного ионного состава, Физика плазмы 36, 709 (2010).

[60] N.Naseri, V.Yu.Bychenkov, and W.Rozmus, Axial magnetic field generation by intense circularly polarized laser pulses in underdense plasmas. Phys. Plasmas 17, 083109 (2010).

[61] K.I.Popov, V.Yu.Bychenkov, W.Rozmus, and L.Ramunno, A detailed study of collisionless explosion of single- and two-ion-species spherical nanoplasmas. Phys. Plasmas 17, 083110 (2010).

[62] K.I.Popov, W.Rozmus, V.Yu.Bychenkov, N.Naseri, C.E.Capjack, and A.V.Brantov, Ion response to relativistic electron bunches in the blowout regime of laser-plasma accelerators. Phys. Rev. Lett. 105, 195002 (2010).

[63] A.V.Brantov and V.Yu.Bychenkov, Novel schemes of proton acceleration at 1 PW laser power. Proc. of SPIE 7993, 79931D (2010).

[64] С.Г. Бочкарев, К.И. Попов, В.Ю. Быченков, Вакуумное ускорение электронов релятивистски-сильным остросфокусированным лазерным импульсом радиальной поляризации, Физика плазмы 37, 648 (2011).

[65] A.V.Brantov, V.Yu.Bychenkov, K.I.Popov, R.Fedosejevs, W.Rozmus, and T.Schlegel, Comparative analysis of laser-triggered proton generation from overdense and low-density targets. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A, 653, 62 (2011).

[66] В.Ю. Быченков, В.Ф.Ковалев, Релятивистский кулоновский взрыв сферической микроплазмы. Письма в ЖЭТФ 94, 101 (2011).

[67] Sarkisov G.S., Leblanc P., Ivanov V.V., Sentoku Y., Bychenkov V.Yu., Yates K., Wiewior P., Jobe D., Spielman R., Fountain effect of laser-driven relativistic electrons inside a solid dielectric. Appl. Phys. Lett. 99, 131501 (2011).

[68] Sidorov I.A., Savel'ev A.B., Romanovsky M.Yu., Bychenkov V.Yu., Brantov A.V., Romanov D.V., Effective generation of collimated ion beams by relativistic laser pulse using 2D miscrostructured foils: 3D PIC simulations. Contr. Plasma Phys. 57, 457 (2011).

[69] Uryupina D.S., Ivanov K.A., Brantov A.V., Savel'ev A.B., Bychenkov V.Yu., Povarnitsyn M.E., Volkov R.V., Tikhonchuk V.T., Femtosecond laser-plasma interaction with prepulse-generated liquid metal microjets. Phys. Plasmas 19, to appear (2012).

[70] V. F. Kovalev, V. Yu. Bychenkov,V. T. Tikhonchuk, Renormalization-group approach to the problem of light-beam self-focusing. Phys. Rev. A, 61, 033809 (2000).

[71] Ковалев В.Ф., Попов К.И., Быченков В.Ю., Новые решения в теории самофокусировки с насыщающейся нелинейностью. ЖЭТФ 141, №1 (2012).

[72] Сидоров И.А., Брантов А.В., Быченков В.Ю., Романов Д.В., Савельев А.Б., 3D PIC моделирование взаимодействия светового поля экстремальной интенсивности с плазменными средами. Сб. «Суперкомпьютерные технологии в образовании и промышленности», стр. 182 (2011).

[73] Андрияш А.В., Лобода П.А., Лыков В.А., Политов В.Ю., Чижков М.Н. Лазеры и физика высоких плотностей энергии во Всероссийском научно – исследовательском институте технической физики. УФН, 2006, т.176, №10, стр.1110-1119.

[74] Андрияш А.В., Вихляев Д.А., Дмитров Д.А.и др. Исследование углового распределения и спектра быстрых ионов при облучении мишеней ультракороткими лазерными импульсами установки Сокол_П, Физика плазмы, 2006, том 32, №2, с.156-159.

[75] Андрияш А.В., Гилев О.Н., Афонин В.И. и др. Экспериментальное исследование генерации лазерного рентгеновского излучения аргоновой плазмы капиллярного разряда. Физика плазмы, 2006, том 32, №2, с.160-165.