Numerical Simulations of the Acceleration of Fast Protons and of the Excitation of Nuclear Reactions 11B(p, 3a) and 11B(p, n)C11 at the Intensities of Picosecond Laser Radiation in the Range 1018-1019 W/cm2

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Results of numerical simulations for acceleration of proton beams at the irradiation of Al target by a superintense laser pulse are presented. There is a good agreement with the experimental data in a broad range of laser intensities from I = 1018 W/cm2 to I = 1019 W/cm2 at the fixed laser pulse duration. The obtained parameters of proton beams were used for calculation of the total yield of a particles and neutrons for the nuclear reactions 11B(p, 3a) and 11B(p, n)C11
C at the collisions of proton beams with boron targets. It is shown that the number of a particles escaping boron target and arriving at track detectors is less than 5
 of the total amount of a particles, because the majority of these particles remain inside the target owing to ionization losses. The derived values of the yield of 
 particles’ which arrive at detectors are in good agreement with the experimental data. We also calculate the total yield of neutrons in the reaction 11B(p, n)C11
C. It is found that, at the intensity I = 1019  W/cm2 of the picosecond laser pulse, the yield is equal to Nn = 1.4 × 108 , this value is approximately of 3%  of the total yield of a  particles.

About the authors

S. N. Andreev

Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University); Moscow State Pedagogical University

Email: vpkrainov@mail.ru
Dolgoprudny, Moscow oblast, Russia; Moscow, Russia

A. P. Matafonov

Central Research Institute for Machine Building

Email: vpkrainov@mail.ru
Korolev, Moscow oblast, Russia

V. P. Tarakanov

Joint Institute for High Temperatures, Russian Academy of Sciences

Email: vpkrainov@mail.ru
Moscow, Russia

V. S. Belyaev

Central Research Institute for Machine Building

Email: vpkrainov@mail.ru
Korolev, Moscow oblast, Russia

A. Yu. Kedrov

Central Research Institute for Machine Building

Email: vpkrainov@mail.ru
Korolev, Moscow oblast, Russia

V. P. Krainov

Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University)

Email: vpkrainov@mail.ru
Dolgoprudny, Moscow oblast, Russia

S. A. Mukhanov

Moscow Polytechnic University

Email: vpkrainov@mail.ru
Moscow, Russia

A. V. Lobanov

National Research Nuclear University MEPhI)

Author for correspondence.
Email: vpkrainov@mail.ru
Moscow, Russia

References

  1. Изотопы: свойства, получение, применение, под ред. В. Ю. Баранова (Наука, Москва, 1999), т. 2.
  2. А. Б. Кукушкин, В. И. Коган, Физика плазмы 5, 1264 (1979) [Sov. J. Plasma Phys. 5, 708 (1979)].
  3. V. S. Belyaev, A. P. Matafonov, V. I. Vinogradov, V. P. Krainov, V. S. Lisitsa, A. S. Roussetski, G. N. Ignatyev, and V. P. Andrianov, Phys. Rev. E 72, 026406 (2005).
  4. C. Labaune, C. Baccou, S. Depierreux, C. Goyon, G. Loisel, V. Yahia, and J. Rafelski, Nat. Commun. 4, 2506 (2013).
  5. A. Picciotto, D. Margarone, A. Velyhan, P. Bellutti, J. Krasa, A. Szydlowsky, G. Bertuccio, Y. Shi, A. Mangione, J. Prokupek, A. Malinowska, E. Krousky, J. Ullschmied, L. Laska, M. Kucharik, and G. Korn, Phys. Rev. X 4, 031030 (2014).
  6. L. Giuffrida, F. Belloni, D. Margarone, G. Petringa, G. Milluzzo, V. Scuderi, A. Velyhan, M. Rosinski, A. Picciotto, M. Kucharik, J. Dostal, R. Dudzak, J. Krasa, V. Istokskaia, R. Catalano, S. Tudisco, et al., Phys. Rev. E 101, 013204 (2020).
  7. D. Margarone, A. Morace, J. Bonvalet, Y. Abe, V. Kantarelou, D. Raffestin, L. Giuffrida, P. Nicolai, M. Tosca, A. Picciotto, G. Petringa, G. A. P. Cirrone, Y. Fukuda, Y. Kuramitsu, H. Habara, Y. Arikawa, et al., Front. Phys. 8, 343 (2020).
  8. C. Baccou, S. Depierreux, V. Yahia, C. Neuville, C. Goyon, R. De Angelis, F. Consoli, J. E. Ducret, G. Boutoux, J. Rafelski, and C. Labaune, Laser Part. Beams 33, 117 (2015).
  9. В. С. Беляев, А. П. Матафонов, В. П. Крайнов, А. Ю. Кедров, Б. В. Загреев, А. С. Русецкий, Н. Г. Борисенко, А. И. Громов, А. В. Лобанов, В. С. Лисица, ЯФ 83, 370 (2020) [Phys. At. Nucl. 83, 641 (2020)].
  10. В. С. Беляев, А. П. Матафонов, С. Н. Андреев, В. П. Тараканов, В. П. Крайнов, В. С. Лисица, А. Ю. Кедров, Б. В. Загреев, А. С. Русецкий, Н. Г. Борисенко, А. И. Громов, А. В. Лобанов, ЯФ 85, 34 (2022) [Phys. At. Nucl. 85, 31 (2022)].
  11. С. Н. Андреев, В. С. Беляев, А. П. Матафонов, В. П. Тараканов, Б. В. Загреев, В. П. Крайнов, С. А. Муханов, А. В. Лобанов, ЖЭТФ 162, 34 (2022).
  12. V. P. Tarakanov, EPJ Web Conf. 149, 04024 (2017).
  13. Y. Murakami, Y. Kitagawa, Y. Sentoku, et al., Phys. Plasmas 8, 4138 (2001).
  14. T. E. Cowan, J. Fuchs, H. Ruhl, A. Kemp, P. Audebert, M. Roth, R. Stephens, I. Barton, A. Blazevic, E. Brambrink, J. Cobble, J. Fernández, J.-C. Gauthier, M. Geissel, M. Hegelich, J. Kaae, et al., Phys. Rev. Lett. 92, 204801 (2004).
  15. A. Macchi, M. Borghesi, and M. Passoni, Rev. Mod. Phys. 85, 751 (2013).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2023 Pleiades Publishing, Ltd.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».