高能量密度物理

第1章高能量密度物理导论1.1若干历史注记1.2高能量密度物理的各种状态1.3惯性约束聚变简述1.4实验天体物理学简述1.5与以前有关著作的联系1.6变量和符号第2章流体与等离子体的描述2.1多方气体的欧拉方程组2.2麦克斯韦方程组2.3更加普遍和完全的单流体运动方程组2.3.1一般的单流体运动方程组2.3.2磁流体力学2.3.3三温单流体模型2.3.4计算机数值模拟方法2.4等离子体理论2.4.1传统等离子体理论的有效性状况2.4.2双流体运动方程组2.4.3动理学的描述2.5单个粒子的运动第3章高能量密度等离子体的性质3.1简单物态方程3.1.1多方气体3.1.2辐射主导的等离子体3.1.3费米简并的物态方程3.2电离等离子体3.2.1根据萨哈方程的电离平衡3.2.2连续能区下降和离子球模型3.2.3库仑相互作用3.3电离等离子体的热力学3.3.1广义多方指数3.3.2压力、能量及相关结论3.3.3物态方程的概貌3.4计算使用的物态方程3.4.1托马斯-费米模型和QEOS3.4.2表格式物态方程3.5实验室和天体物理学使用的物态方程3.5.1物态方程的天体物理学背景3.5.2实验室物态方程及其在天体物理学中的应用3.6测量物态方程的实验3.6.1平面飞片直接撞击3.6.2阻抗匹配3.6.3其他方法第4章冲击与稀疏4.1冲击波4.1.1冲击间断跳跃条件4.1.2冲击绝热线和物态方程4.1.3一些有用的冲击波关系式4.1.4经过冲击波后熵的变化4.1.5斜冲击波4.1.6冲击波与界面的相互作用和平面飞片撞击4.2稀疏波4.2.1平面一维等温稀疏过程和自相似分析4.2.2黎曼不变量4.2.3平面一维绝热稀疏过程4.3爆炸波4.3.1爆炸波中的能量守恒4.3.2自相似运动的一般讨论4.3.3谢多夫-泰勒球面爆炸波4.4流体动力学界面现象4.4.1冲击波在界面处的行为及其影响4.4.2追赶冲击波4.4.3稀疏过程中产生的二次冲击波4.4.4爆炸波在界面处的行为4.4.5稀疏波在界面处的行为4.4.6斜冲击波在界面处的行为第5章流体动力学不稳定性5.1瑞利-泰勒不稳定性简述5.1.1浮力的驱动作用5.1.2流体动力学描述的基础5.2瑞利一泰勒不稳定性线性理论的应用5.2.1两个均匀流体之间界面的瑞利-泰勒不稳定性5.2.2黏性对瑞利-泰勒不稳定性的影响5.2.3具有密度梯度系统的瑞利-泰勒不稳定性和全局模式5.3对流不稳定性或熵模式5.4瑞利-泰勒不稳定性非线性阶段的浮力-阻力模型5.5模式耦合5.6开尔文-亥姆霍兹不稳定性5.6.1开尔文-亥姆霍兹不稳定性的基本方程组5.6.2具有陡峭变化边界的均匀流体系统5.6.3具有扩展的速度剪切层、其余区域均匀的流体系统5.6.4存在过渡区的均匀流体系统5.7冲击波稳定性和里希特迈耶一缅希柯夫不稳定性5.7.1冲击波稳定性5.7.2冲击波与波纹形界面的相互作用5.7.3冲击波经过后界面的演化--里希特迈耶-缅希柯夫不稳定性5.8流体动力学湍流第6章辐射输运6.1基本概念6.1.1辐射的性质与描述6.1.2热辐射6.1.3辐射与物质相互作用的类型6.1.4辐射与物质净相互作用的描述6.2辐射输运6.2.1辐射输运方程6.2.2辐射输运计算6.2.3天体物理学和实验室研究中使用的不透明度6.2.4平衡扩散极限下的辐射输运6.2.5非平衡扩散和双温模型6.3相对论辐射输运的考察第7章辐射流体力学7.1辐射流体力学方程组7.1.1基本方程组7.1.2热力学关系7.2辐射和涨落7.2.1辐射声波，光学厚情形7.2.2输运较为重要情形中冷却的作用7.2.3光学薄的声波7.2.4辐射热不稳定性7.3辐射扩散和马夏克波7.3.1马夏克波7.3.2电离辐射波7.3.3常能量的辐射扩散波7.4辐射冲击波7.4.1辐射冲击波的各种状况7.4.2辐射冲击波的流体动力学7.4.3辐射前驱波的模型7.4.4光学薄介质中的辐射冲击波7.4.5下游光学厚、上游光学薄介质中的辐射冲击波7.4.6光学厚介质中辐射冲击波的流体动力学7.4.7光学厚介质中的辐射冲击波，通量主导状况7.4.8光学厚介质中的辐射冲击波，辐射主导状况7.4.9冲击波中电子与离子的耦合7.5电离阵面第8章创建物质的高能量密度状况8.1激光束直接辐照8.1.1激光技术8.1.2激光束聚焦8.1.3电磁波的传播与吸收8.1.4激光散射和激光-等离子体不稳定性8.1.5电子热输运8.1.6烧蚀压力8.2黑腔8.2.1激光束转换为X射线8.2.2离子束产生X射线8.2.3x射线引起的烧蚀8.2.4与黑腔有关的其他问题8.3z箍缩与相关的实验方法8.3.1应用于高能量密度物理研究的z箍缩技术8.3.2动力黑腔8.3.3磁驱动高速平面飞片第9章惯性约束聚变9.1发生聚变的燃料终态条件9.1.1聚变反应所需燃料及其终态状况9.1.2能量增益：是否值得去做9.1.3压缩状态下氘氚燃料的性质9.2燃料终态的形成和聚变点火9.2.1高度压缩状态的实现9.2.2聚变燃料点火9.2.3中心热点点火9.2.4快点火9.3困境和问题9.3.1瑞利-泰勒不稳定性9.3.2对称性9.3.3激光-等离子体不稳定性第10章实验天体物理学10.1流体动力学系统的标度关系10.2一个透彻的例子：Ⅱ型超新星中的流体动力学界面不稳定性10.2.1关于Ⅱ型超新星的天体物理学基本知识10.2.2超新星中界面不稳定性的标度参数问题10.2.3Ⅱ型超新星中界面不稳定性的模拟实验10.3另一个例子：星际云团破碎中的相互作用10.4辐射流体力学系统的标度关系10.5辐射天体物理喷流：研究背景和标度关系10.5.1天体物理喷流的基本知识10.5.2从辐射天体物理喷流至实验室系统的标度关系10.5.3辐射喷流的实验第11章相对论高能量密度系统11.1超快激光器的发展11.2强电磁场中单电子的运动11.3激光与等离子体相对论相互作用的引发11.4吸收机制11.5谐波的产生11.6相对论自聚焦和诱导透明性11.7粒子的加速11.7.1等离子体内的加速11.7.2利用固体靶表面的电场势进行加速11.7.3利用库仑爆炸进行加速11.8钻孔现象和无碰撞冲击波11.9其他现象附录A物理常数，缩写词，变量符号附录B简单的Mathematica计算编码参考文献

《高能量密度物理：基础、惯性约束聚变和实验天体物理学》是springer出版社出版的国际“冲击波与高压现象”丛书之一，是目前仅有的较全面论述高能量密度物理基础和应用的专著，是美国密执安大学大气海洋和空间科学系教授RP.Drake在其多年研究生教材的基础上撰写而成的。Drake教授于1979年在JohnHop—kins大学取得博士学位，长期参加利弗莫尔国家实验室（LLNL）聚变研究计划，擅长激光与等离子体相互作用，1989年—1996年任该实验室等离子体研究所所长。其问，1989年-1993年任加州大学Davis分校教授，1996年到密执安大学任教后专门从事实验室天体物理的研究。《高能量密度物理：基础、惯性约束聚变和实验天体物理学》第1章～第7章属于流体动力学和辐射流体力学基础，然而阐述角度独特，内容与一般教材不同，使从流体力学或者从等离子体物理进入高能量密度物理研究的读者都会受益匪浅。第8章介绍利用高功率激光设施和z箍缩内爆装置得到高能量密度稠密等离子体的原理和技术，叙述简明扼要。最后三章分别论述以高能量密度物理作为基础的三个主要研究领域或学科，即惯性约束聚变、实验室天体物理和激光强场物理（相对论高能量密度系统），想要更好掌握这些知识的读者还应进一步学习有关的专著。