Parámetro de similitud relativista

En la física relativista del láser-plasma, el parámetro de similitud relativista S es un parámetro adimensional definido como

${\displaystyle S={\frac {n_{e}}{a_{0}n_{cr}}}}$,

donde es la densidad del plasma electrónico, es la densidad crítica del plasma y es el potencial vectorial normalizado. Aquí es la masa del electrón , es la carga del electrón, es la velocidad de la luz , la permitividad eléctrica del vacío y es la frecuencia del láser. ${\displaystyle {n_{e}}}$ ${\displaystyle {n_{cr}=\epsilon _{0}m_{e}\omega _{0}^{2}/e^{2}}}$ ${\displaystyle {a_{0}=eA/(m_{e}c)}}$ ${\displaystyle {m_{e}}}$ ${\displaystyle {e}}$ ${\displaystyle {c}}$ ${\displaystyle {\epsilon _{0}}}$ ${\displaystyle {\omega _{0}}}$

El concepto de similitud y el parámetro de similitud fueron introducidos por primera vez en la física del plasma por Sergey Gordienko. ^[1] Permite distinguir entre plasmas relativísticamente sobredensos y subdensos . ${\displaystyle {S}}$ ${\displaystyle {(S\gg 1)}}$ ${\displaystyle {(S\ll 1)}}$

El parámetro de similitud está conectado a las propiedades básicas de simetría de la ecuación de Vlasov sin colisiones y, por lo tanto, es el análogo de plasma relativista del número de Reynolds en mecánica de fluidos . Gordienko demostró que en el límite relativista ( ) la dinámica láser-plasma depende de tres parámetros adimensionales: , y , donde es la duración del pulso láser y es el radio típico de la cintura del láser . El resultado principal de la teoría de similitud relativista se puede resumir de la siguiente manera: si los parámetros de la interacción (densidad de plasma y amplitud del láser) cambian simultáneamente de modo que el parámetro permanece constante, la dinámica de los electrones permanece igual. ${\displaystyle {a_{0}\gg 1}}$ ${\displaystyle \omega _{0}\tau }$ ${\displaystyle {R\omega _{0}/c}}$ ${\displaystyle {S}}$ ${\displaystyle {\tau }}$ ${\displaystyle {R}}$ ${\displaystyle {S}}$

La teoría de similitud permite derivar escalas de ley de potencia no triviales para la energía de electrones rápidos en plasmas subdensos y sobredensos. ^[2]

Referencias

1. S. Gordienko y A. Pukhov (2005). "Escalado para plasmas láser ultrarrelativistas y electrones cuasi-monoenergéticos". Física de plasmas . 12 (4): 043109. arXiv : physics/0410268 . Código Bibliográfico :2005PhPl...12d3109G. doi :10.1063/1.1884126.
2. T. Baeva; S. Gordienko y A. Pukhov (2006). "Teoría de la generación de armónicos de alto orden en la interacción láser relativista con plasma sobredenso". Physical Review E . 74 (1): 046404. Bibcode :2006PhRvE..74a6404F. doi :10.1103/PhysRevE.74.016404. hdl : 10217/67529 . PMID  16907195.