2024年威海实验室天体物理会议

26 Jul 2024, 09:00 → 30 Jul 2024, 23:00 Asia/Shanghai

山东 威海

威海实验室天体物理会议是由张杰和赵刚两位院士于2004年发起，旨在促进利用强激光在实验室构造天体环境开展天体物理学研究。会议汇聚了当时国内相关领域的研究人员，催生了我国强激光实验室天体物理学的早期发展。为了总结过去二十年来国内外该领域的研究成果，开拓新阶段实验室天体物理研究，建立一个更广泛的天体物理学者与激光等离子体物理学者深入交流与合作的平台，探讨共同感兴趣的重要科学问题，探讨通过激光等离子体物理实验加深人类对天体物理过程认识的新途径，2024年7月26日至30日，在威海金沙滩学府酒店将再次召开威海实验室天体物理会议。由于接待规模受限，本次会议将采用邀请制。

https://indico-tdli.sjtu.edu.cn/e/lap2024

会议报告

• 20240727-威海实验室天体物理会议致辞-张杰院士.pdf
• 20240729-威海实验室天体物理会议闭幕总结-陈民.pdf
• 2024.7.27伽玛射线暴中的微观物理-耿金军吴雪峰.pdf
• 2024实验室天体物理会议-哈工大-袁承勋.pdf
• Extreme Accelerators in the Galaxy-Siming Liu.pdf
• Magnetic reconnection in black hole accretion flow and jet-袁峰.pdf
• 北京大学实验室天体物理研究进展与展望-乔宾.pdf
• 北师大实验室天体物理研究进展与展望-仲佳勇、安维明、平永利、张雅芃.pdf
• 国家天文台实验室天体物理研究进展及展望-袁大伟、赵刚.pdf
• 基于KRX-LMP（线性磁化等离子体装置）的电子尺度磁场重联实验研究-陆全明.pdf
• 基于强激光装置的高温等离子体辐射特性研究-杨家敏.pdf
• 太阳系射电与空间等离子体强Langmuir湍流及其坍缩2-陈耀.pdf
• 威海会议-从强激光驱动的粒子加速到轴子暗物质的产生和探测研究-陈民.pdf
• 新型MPI光学偏振测量仪_0729_张雅芃.pdf
• 混合流体PIC物理建模_蔡洪波.pdf
• 电荷交换光谱探针研究天体和实验等离子体中的冷-热气体碰撞-梁贵云.pdf
• 磁约束聚变研究概况-万宝年.pdf
• 磁重联中的KAW与高能电子-董全力.pdf
• 空间等离子体地面模拟装置及其研究进展-黄楷.pdf
• 等离子体自生磁场形成与演化的高时空分辨研究-吴益鹏.pdf
• 超强激光驱动湍流磁重联-平永利.pdf
• 高温稠密等离子体辐射不透明度及相关原子物理问题-袁建民.pdf
• 高能正负电子对喷流在等离子体中驱动的Weibel不稳定及其产生的离子加速-盛政明.pdf

Friday, 26 July

09:00 → 20:00 注册

18:00 → 20:30 Reception

金沙滩学府酒店外草坪，烧烤自助

Saturday, 27 July

08:00 → 08:30 开幕式

08:30 → 10:00 报告

Convener: 张 杰

08:30 磁约束聚变研究概况

Speaker: 万 宝年

09:15 Cosmic-Ray Super-PeVatrons and Extreme Accelerators found by LHAASO

Speaker: 曹 臻

10:00 → 10:20 茶歇、合影

10:20 → 11:55 报告

Convener: 万 宝年

10:20 国家天文台实验室天体物理研究进展及展望

Speakers: 袁 大伟, 赵 刚

11:05 空间等离子体强Langmuir湍流及其坍缩

Speaker: 陈 耀

11:30 QED vacuum resonance and magnetic stellar interactions: Laboratory probes?

Speaker: 赖 东

11:55 → 14:00 午餐

14:00 → 15:40 报告

Convener: 赵 刚

14:00 高能正负电子对流在等离子体中驱动的Weibel不稳定及其产生的离子加速

采用粒子模拟方法研究了高能正负电子对流与背景电子-质子等离子体系统的相互作用，特别是研究了其中电磁湍流的发展导致的等离子体中质子加速过程。当等离子体射流在星际介质中传播时，可能会发生这种相互作用。当电子-正电子流注入到背景等离子体时，Weibel不稳定性首先被激发，由此导致等离子体电磁湍流的出现。其中湍流电场和磁场通过费米 II 型加速机制对等离子体背景电子和质子进行加速，产生幂律能谱的高能粒子。在背景等离子体被加速至一定阶段，形成了无碰撞冲击波。一些预先加速的质子在通过冲击波前沿被进一步加速。研究了质子加速与束流-等离子体密度比和束流能量的关系。对于均匀等离子体，两种加速机制都很重要；而对于非均质等离子体，湍流场中的质子加速则占主导地位。质子的最终能量随着正负电子对流动能和密度的增加而增加。

Speaker: 盛 政明

14:25 激光驱动磁重联过程的数值实验

Speaker: 林 隽

14:50 伽玛射线暴辐射中的微观物理探索

Speaker: 耿 金军

15:15 Extreme Accelerators in the Galaxy

Speaker: 刘 四明

15:40 → 16:00 茶歇

16:00 → 17:15 报告

Convener: 曹 臻

16:00 北京师范大学实验室天体物理研究进展与展望

Speaker: 仲 佳勇

16:25 从强激光驱动的粒子加速到暗物质轴子的产生和探测研究

随着强激光技术的发展，利用激光等离子体作用可以产生极强的静电和静磁场，这为利用超强激光产生和探测轴子提供了可能。理论预言，当强激光在磁场中传输时可以产生暗物质轴子，并对激光本身带来影响。本报告中将介绍我们最近在本领域的研究进展，包括强激光激发的尾波加速理论和实验进展，在粒子模拟程序中耦合轴子场方程，利用激光等离子体尾波加速进行轴子产生和探测的可行性分析，以及上海交通大学激光等离子体实验室及李政道研究所在超强激光等离子体相互作用平台建设方面的进展和未来在实验室天体物理方面，尤其是轴子研究的规划。

Speaker: 陈 民

16:50 线性磁化等离子体装置中的初步实验结果

Speaker: 陆 全明

17:15 → 18:30 自由活动

18:30 → 21:00 晚宴（一楼阅海厅）

张杰、赵刚

Sunday, 28 July

08:00 → 09:40 报告

Convener: 仲 佳勇

08:00 超大质量黑洞的观测研究

Speaker: 王 建民

08:25 高温稠密等离子体辐射不透明度及相关原子物理问题

Speaker: 袁 建民

08:50 天体种子磁场起源的实验室模拟研究

Speaker: 乔 宾

09:15 电荷交换辐射探针研究天体和实验等离子体中的冷-热气体碰撞

Speaker: 梁 贵云

09:40 → 10:00 茶歇

10:00 → 11:40 报告

Convener: 陈 耀

10:00 Magnetic reconnection in accretion flow and jet

Speaker: 袁 峰

10:25 激光驱动湍流磁重联

湍流磁重联被认为发生在天体物理等离子体中，并且被认为是太阳耀斑的触发因素。它通常发生在长而拉伸和碎片化的电流片中。帕克太阳探测器、太阳动力学天文台和原位卫星任务最近的观测结果与湍流重新连接的预期特征一致。然而，潜在的机制，包括存储在太阳磁场中的磁能是如何消散的，仍然不清楚。我们首次在实验室获得强激光产生的等离子体中湍流磁重联，它使电流片碎片化，因此实验中观察到多个磁岛和磁通管的形成。在动理学模拟的支持下，我们揭示了湍流磁重联中电子加速的机理，该机制以平行电场为主，而回旋加速机制起着冷却作用，费米加速可以忽略不计。由于我们实验室实验的条件可扩展到天体物理等离子体的条件，因此我们的结果适用于太阳耀斑的研究。

Speaker: 平 永利 (北京师范大学)

10:50 激光驱动磁喷流及湍流磁场放大效应研究

Speaker: 孙 伟

11:15 基于强激光装置的高温等离子体辐射特性研究

Speaker: 赵 阳

11:40 → 13:30 午餐

13:30 → 17:30 参观交流、自由讨论

18:00 → 19:30 晚餐

Monday, 29 July

08:00 → 09:40 报告

Convener: 蔡 洪波

08:00 激光等离子体驱动磁重联中kaw的作用

Speaker: 董 全力

08:25 哈工大空间物理研究介绍

Speaker: 袁 承勋

08:50 介绍山大威海的天文望远镜及研究情况

Speaker: 胡 绍明

09:15 空间等离子体环境地面模拟装置及其研究进展

Speaker: 鄂 鹏

09:40 → 10:00 茶歇

10:00 → 11:40 报告

Convener: 乔 宾

10:00 强磁场下的实验室天体物理研究

Speaker: 张 喆

10:25 伽玛射线暴中的微观物理

Speaker: 吴 雪峰

10:50 混合流体-PIC物理建模及其在HEDP中的应用

冲击波和界面不稳定性是自然界广泛存在的物理现象，也是高能量密度物理和激光聚变中的关键问题。就冲击波和界面不稳定性研究而言，可以分为三个范畴。一是纯流体力学范畴的冲击波和界面不稳定性，在此范畴粒子（例如电子、光子等）能量传输的作用处于次要地位，人们主要关注质量和动量的传输。二是高能量密度流体力学范畴的冲击波和界面不稳定性，在此范畴粒子能量的传输将发挥重要作用，人们不仅要关注质量和动量的传输，还必须研究粒子能量传输对冲击波结构和传播、界面不稳定性发展的影响。三是高能量密度等离子体范畴的冲击波和界面不稳定性，在此范畴需要研究伴随冲击波形成与界面不稳定性发展而产生的非平衡、动理学效应，特别是自生电磁场对电子和离子能量传输的影响。针对第三个范畴下的物理问题，本工作探索性地建立了混合流体-PIC模拟方法，电子由无质量的流体描述，多组分离子由PIC粒子描述；流体运动通过求解电子磁流体方程组来获得，电磁场通过求解Ohm定律、Faraday定律来获得。在本报告中，将介绍近年来本团队围绕流体力学界面不稳定性和离子混合研究开展的混合流体PIC物理建模，及其在神光装置实验中的一些应用：（1）混合流体-粒子模拟物理建模及其程序研发；（2）混合流体-PIC物理建模在高能量密度等离子体冲击波和界面不稳定性等问题中的应用；（3）混合流体-PIC物理建模在神光装置内爆实验中的应用。

Speaker: 蔡 洪波 (北京应用物理与计算数学研究所)

11:15 用于模拟天体物理问题的新型PIC程序：VSHPIC

Speaker: 安 维明

11:40 → 14:00 午餐

14:00 → 15:15 报告

Convener: 袁 建民

14:00 极端法拉第效应及其在宇宙强磁场测量等方面的应用

1846年发现的法拉第效应（也称法拉第旋转）描述了线偏振光在物质中沿磁场传播时其偏振方向由于其左旋和右旋圆偏振光分量之间的相速度差异而发生旋转的现象。法拉第效应提供了一种巧妙的操纵光的方法；同时成为了材料科学以及天文研究中测量磁场强度的最常用方法之一；从而法拉第效应作为磁光学的基石。2017年我们发现了极端法拉第效应，即一束线偏振超短激光脉冲在磁化等离子体中传播时可在时间上分裂成一束左旋圆偏振加一束右旋圆偏振两个子脉冲。这是由构成线偏振激光脉冲的左旋和右旋圆偏振子脉冲之间的群速度差异所引起的。此极端法拉第效应为操纵高功率激光脉冲提供了一个新的自由度，有望为制造新型光学器件开辟新途径；同时，等离子体磁光学对于理解天体等离子体物理过程、测量分析宇宙中的强磁场、特别是分析快速射电暴（fast radio burst）等电磁脉冲的偏振分布具有重要意义。自2007年首次被报道以来，FRB的起源和产生机制依然是个深深吸引着天文学家们的未解之谜。通过大量的研究，科学家们发现高密度磁化等离子体与FRB的产生与传播紧密相关。在关于FRB等宇宙射线的研究中，法拉第效应被广泛地用于估算磁场强度。然而传统的法拉第效应只适用于较弱的磁场且电磁脉冲需要为线偏振；当电磁脉冲信号为圆偏振时，传统的法拉第效应将难以适用；基于此，我们将讨论如何利用极端法拉第效应来分析FRB的奇异偏振分布以及估算宇宙强磁场。

Speaker: 翁 苏明 (上海交通大学)

14:25 大尺度磁场结构对无碰撞冲击波加速的影响

Speaker: 易 龙卿

14:50 双锥对撞点火大尺度量子简并动理学数值模拟及其天体物理关联性

“双锥对撞点火”（即DCI）激光聚变方案其内爆的本质是高马赫数量子简并氘氚燃料的直接对撞，由于不满足流体连续性假设以及存在前沿对穿等非平衡物理过程，传统流体力学程序的适应性面临巨大挑战。此外，DCI激光聚变方案中，为减小快电子从临界面到点火热斑的输运距离，采用的是金锥引导办法，而强激光与金锥相互作用以及快电子在金锥中的输运涉及多个非线性物理过程，如激光等离子体相互作用产生强流快电子，快电子在金锥内输运激发场和碰撞电离、电子离子复合、自生电磁场产生、欧姆加热以及韧致辐射等，这些物理过程互相耦合，对快电子在燃料中的沉积以及热斑的形成至关重要。然而，针对上述激光聚变等实际应用，建立多尺度、全要素和全过程动理学数值模拟能力是极其困难的。实际上，这样的数值模拟能力对其他激光聚变方案以及实验室天体物理研究也十分重要。在过去的 10 年里，报告人面向实际需求、逐步突破，独立自主开发了隐格式、动理学、涉及多物理耦合、可统一描述经典与量子简并等离子体的数值模拟程序LAPINS。本报告除介绍 LAPINS 的大尺度量子简并动理学建模外，还会进一步介绍 LAPINS 程序的重要应用：1）揭示了量子简并作用在提高“双锥对撞”方案中激光到热斑能量耦合效率方面的关键作用；2）发现了大尺度电磁湍流非线性动理学演化过程中的离子随机加速机制。

Speaker: 吴 栋 (Shanghai Jiao-tong University)

15:15 → 15:35 茶歇

15:35 → 16:50 报告

Convener: 董 全力

15:35 等离子体自生磁场形成与演化的高时空分辨研究

Speaker: 吴 益鹏

16:00 新型MPI光学偏振测量仪

Speaker: 张 雅芃

16:25 磁化创生之柱形成的实验室研究

Speaker: 雷 柱

16:50 → 17:10 闭幕式

Convener: 陈 民

17:30 → 18:30 自由活动

18:30 → 20:00 晚餐

Tuesday, 30 July

08:00 → 23:00 离开