Characterization of blast waves induced by femtosecond laser irradiation in solid targets

Katarzyna Liliana Batani; Sophia Malko; Michael Touati; Jean-Luc Feugeas; Amit D. Lad; Kamalesh Jana; G. Ravindra Kumar; Didier Raffestin; Olena Turianska; Dimitri Khaghani; Alessandro Tentori; Donaldi Mancelli; Artem S. Martynenko; Sergey Pikuz; Roberto Benocci; Luca Volpe; Ghassan Zeraouli; Jose Antonio Perez Hernandez; Enrique Garcia; Venkatakrishnan Narayanan; Joao Santos; Dimitri Batani

doi:10.1017/hpl.2024.36

High Power Laser Science and Engineering, Volume. 12, Issue 5, 05000e59(2024)

Characterization of blast waves induced by femtosecond laser irradiation in solid targets On the Cover

Katarzyna Liliana Batani^1、*, Sophia Malko^2,8, Michael Touati², Jean-Luc Feugeas³, Amit D. Lad⁴, Kamalesh Jana⁴, G. Ravindra Kumar⁴, Didier Raffestin³, Olena Turianska³, Dimitri Khaghani^3,9, Alessandro Tentori³, Donaldi Mancelli^3,10,11, Artem S. Martynenko^5,12, Sergey Pikuz^5,13, Roberto Benocci⁶, Luca Volpe^2,14,15, Ghassan Zeraouli², Jose Antonio Perez Hernandez², Enrique Garcia², Venkatakrishnan Narayanan⁷, Joao Santos³, and Dimitri Batani³

Author Affiliations

¹Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion (IPPLM), Warsaw, Poland

²Centro de Láseres Pulsados (CLPU), Salamanca, Spain

³Centre Lasers Intenses et Applications (CELIA), Université Bordeaux, Talence, France

⁴Department of Nuclear and Atomic Physics, Tata Institute of Fundamental Research (TIFR), Mumbai, India

⁵Joint Institute for High Temperatures of Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia

⁶Department of Earth and Environmental Sciences, University of Milano-Bicocca, Milano, Italy

⁷Department of Physics, Indian Institute of Technology Jodhpur, Jodhpur, India

⁸Currently at Princeton Plasma Physics Laboratory, Princeton, USA

⁹Currently at SLAC National Accelerator Laboratory, Menlo Park, USA

¹⁰Currently at Institute of Plasma Physics and Lasers, University Research and Innovation Centre, Hellenic Mediterranean University, Crete, Greece

¹¹Currently at Department of Electronic Engineering, School of Engineering, Hellenic Mediterranean University, Crete, Greece

¹²Currently at GSI Helmholtzzentrum, Darmstadt, Germany

¹³Currently at HB11 Energy Holdings Pty, Manly, Australia

¹⁴Currently at ETSI Aeronáutica y del Espacio, Universidad Politécnica de Madrid, Madrid, Spain

¹⁵Currently at Centro de Laseres Pulsados, Salamanca, Spain

show less

References(57)

[1] K. Batani, D. Batani, X. T. He, K. Shigemori. Matter Radiat. Extremes, 7, 013001(2022).

[2] D. Mancelli, I. Errea, A. Tentori, O. Turianska, H. Larreur, K. Katagiri, N. Ozaki, N. Kamimura, D. Kamibayashi, K. Ishida, H. Ogura, K. Kawasaki, Y. Maeda, Y. Hironaka, K. Shigemori, K. Batani, G. Schaumann, O. Rosmej, P. Neumayer, B. Zielbauer, A. S. Martynenko, E. D. Filippov, S. Pikuz, D. Batani. Laser Particle Beams, 2021, 4141522(2021).

[3] Q. Liu, J. Li, M. Chen. Matter Radiat. Extremes, 6, 026902(2021).

[4] P. Wang, C. Zhang, S. Jiang, X. Duan, H. Zhang, L. Li, W. Yang, Y. Liu, Y. Li, L. Sun, H. Liu, Z. Wang. Matter Radiat. Extremes, 6, 035902(2021).

[5] A. Schönlein, G. Boutoux, S. Pikuz, L. Antonelli, D. Batani, A. Debayle, A. Franz, L. Giuffrida, J. J. Honrubia, J. Jacoby, D. Khaghani, P. Neumayer, O. N. Rosmej, T. Sakaki, J. J. Santos, A. Sauteray. Europhys. Lett., 114, 45002(2016).

[6] O. N. Rosmej, P. Neumayer, D. Khaghani, A. Schonlein, S. A. PikuzXXXI International Conference on Equations of State for Matter. , , , , and , in (2016)..

[7] M. Roth, I. Alber, V. Bagnoud, C. Brown, R. Clarke, H. Daido, J. Fernandez, K. Flippo, S. Gaillard, C. Gauthier, S. Glenzer, G. Gregori, M. Günther, K. Harres, R. Heathcote, A. Kritcher, N. Kugland, S. LePape, B. Li, M. Makita, J. Mithen, C. Niemann, F. Nürnberg, D. Offermann, A. Otten, A. Pelka, D. Riley, G. Schaumann, M. Schollmeier, J. Schütrumpf, M. Tampo, A. Tauschwitz, A. N. Tauschwitz. J. Phys.: Conf. Ser., 244, 012009(2010).

[8] A. Macchi, S. Veghini, T. V. Liseykina, F. Pegoraro. New J. Phys., 12, 045013(2010).

[9] I. J. Kim, K. H. Pae, I. W. Choi, C.-L. Lee, H. T. Kim, H. Singhal, J. H. Sung, S. K. Lee, H. W. Lee, P. V. Nickles, T. M. Jeong, C. M. Kim, C. H. Nam. Phys. Plasmas, 23, 070701(2016).

[10] A. S. Moore, D. R. Symes, R. A. Smith. Phys. Plasmas, 12, 052707(2005).

[11] A. D. Edens, T. Ditmire, J. F. Hansen, J. L. Porter. Phys. Plasmas, 11, 4968(2004).

[12] J. J. Yoh, K. H. Kim. J. Appl. Phys., 103, 113507(2008).

[13] K. S. Budil, D. M. Gold, K. G. Estabrook, B. A. Remington, J. Kane, P. M. Bell, D. M. Pennington, C. Brown, S. P. Hatchett, J. A. Koch, M. H. Key, M. D. Perry. Astrophys. J., 127, 261(2000).

[14] J. J. Santos, B. Vauzour, M. Touati, L. Gremillet, J.-L. Feugeas, T. Ceccotti, R. Bouillaud, F. Deneuville, V. Floquet, C. Fourment, M. Hadj-Bachir, S. Hulin, A. Morace, P. Nicolaï, P. d'Oliveira, F. Reau, A. Samaké, O. Tcherbakoff, V. T. Tikhonchuk, M. Veltcheva, D. Batani. New J. Phys., 19, 103005(2017).

[15] K. Jakubowska, D. Batani, J.-F. Feugeas, P. Forestier-Colleoni, S. Hulin, P. Nicolaï, J. J. Santos, A. Flacco, B. Vauzour, V. Malka. Europhys. Lett., 119, 35001(2017).

[16] The targets used in the experiment were prepared by Ch. Spindloe and coworkers at Scitech Precision, Didcot, UK..

[17] G. Boutoux, N. Rabhi, D. Batani, A. Binet, J.-E. Ducret, K. Jakubowska, J.-P. Nègre, C. Reverdin, I. Thfoin. Rev. Sci. Instrum., 86, 113304(2015).

[18] G. Zeraouli, G. Gatti, A. Longman, J. A. Pérez-Hernández, D. Arana, D. Batani, K. Jakubowska, L. Volpe, L. Roso, R. Fedosejevs. Rev. Sci. Instrum., 90, 063704(2019).

[19] Y. J. Rhee, S. M. Nam, J. Peebles, H. Sawada, M. Wei, X. Vaisseau, T. Sasaki, L. Giuffrida, S. Hulin, B. Vauzour, J. J. Santos, D. Batani, H. S. Mclean, P. K. Patel, Y. T. Li, D. W. Yuan, K. Zhang, J. Y. Zhong, C. B. Fu, N. Hua, K. Li, Y. Zhang, J. Q. Zhu, I. J. Kim, J. H. Jeon, T. M. Jeong, I. W. Choi, H. W. Lee, J. H. Sung, S. K. Lee, C. H. Nam. Laser Particle Beams, 34, 645(2016).

[20] G. Boutoux, D. Batani, F. Burgy, J. E. Ducret, P. Forestier-Colleoni, S. Hulin, N. Rabhi, A. Duval, L. Lecherbourg, C. Reverdin, K. Jakubowska, C. I. Szabo, S. Bastiani-Ceccotti, F. Consoli, A. Curcio, R. De Angelis, F. Ingenito, J. Baggio, D. Raffestin. Rev. Sci. Instrum., 87, 043108(2016).

[21] M. Koenig, B. Faral, J. M. Boudenne, D. Batani, S. Bossi, A. Benuzzi. Phys. Rev. E, 50, R3314(1994).

[22] K. Jana, A. D. Lad, D. West, W. Trickey, C. Underwood, Y. M. Ved, A. P. L. Robinson, J. Pasley, G. R. Kumar. Phys. Rev. Res., 3, 033034(2021).

[23] S. Mondal, A. D. Lad, S. Ahmed, V. Narayanan, J. Pasley, P. P. Rajeev, A. P. L. Robinson, G. R. Kumar. Phys. Rev. Lett., 105, 105002(2010).

[24] A. Adak, D. Blackman, G. Chatterjee, P. K. Singh, A. D. Lad, P. Brijesh, A. P. L. Robinson, J. Pasley, G. R. Kumar. J. Phys.: Conf. Ser., 688, 012001(2016).

[25] S. D. Baton, J. J. Santos, F. Amiranoff, H. Popescu, L. Gremillet, M. Koenig, E. Martinolli, O. Guilbaud, C. Rousseaux, M. R. Le Gloahec, T. Hall, D. Batani, E. Perelli, F. Scianitti, T. E. Cowan. Phys. Rev. Lett., 91, 105001(2003).

[26] H. Popescu, S. D. Baton, F. Amiranoff, C. Rousseaux, M. R. Le Gloahec, J. J. Santos, L. Gremillet, M. Koenig, E. Martinolli, T. Hall, J. C. Adam, A. Heron, D. Batani. Phys. Plasmas, 12, 063106(2005).

[27] S. C. Wilks, W. L. Kruer, M. Tabak, A. B. Langdon. Phys. Rev. Lett., 69, 1383(1992).

[28] I. H. Hutchinson. Principles of Plasma Diagnostcis(2002).

[29] A. Tentori, A. Colaitis, W. Theobald, A. Casner, D. Raffestin, A. Ruocco, J. Trela, E. Le Bel, K. Anderson, M. Wei, B. Henderson, J. Peebles, R. Scott, S. Baton, S. A. Pikuz, R. Betti, M. Khan, N. Woolsey, S. Zhang, D. Batani. Phys. Plasmas, 28, 103302(2021).

[30] https://geant4-userdoc.web.cern.ch/UsersGuides/PhysicsReferenceManual/fo/PhysicsReferenceManual.pdf. https://geant4-userdoc.web.cern.ch/UsersGuides/PhysicsReferenceManual/fo/PhysicsReferenceManual.pdf

[31] A. Tentori, A. Colaitis, D. Batani. Matter Radiat. Extremes, 7, 065902(2022).

[32] A. Tentori, A. Colaitis, D. Batani. Matter Radiat. Extremes, 7, 065903(2022).

[33] R. B. Stephens, R. A. Snavely, Y. Aglitskiy, F. Amiranoff, C. Andersen, D. Batani, S. D. Baton, T. Cowan, R. R. Freeman, T. Hall, S. P. Hatchett, J. M. Hill, M. H. Key, J. A. King, J. A. Koch, M. Koenig, A. J. MacKinnon, K. L. Lancaster, E. Martinolli, P. Norreys, E. Perelli-Cippo, M. R. Le Gloahec, C. Rousseaux, J. J. Santos, F. Scianitti. Phys. Rev. E, 69, 066414(2004).

[34] J. S. Green, V. M. Ovchinnikov, R. G. Evans, K. U. Akli, H. Azechi, F. N. Beg, C. Bellei, R. R. Freeman, H. Habara, R. Heathcote, M. H. Key, J. A. King, K. L. Lancaster, N. C. Lopes, T. Ma, A. J. MacKinnon, K. Markey, A. McPhee, Z. Najmudin, P. Nilson, R. Onofrei, R. Stephens, K. Takeda, K. A. Tanaka, W. Theobald, T. Tanimoto, J. Waugh, L. Van Woerkom, N. C. Woolsey, M. Zepf, J. R. Davies, P. A. Norreys. Phys. Rev. Lett., 100, 015003(2008).

[35] A. Dubey, K. Antypas, A. C. Calder, C. Daley, B. Fryxell, J. B. Gallagher, D. Q. Lamb, D. Lee, K. Olson, L. B. Reid, P. Rich, P. M. Ricker, K. M. Riley, R. Rosner, A. Siegel, N. T. Taylor, K. Weide, F. X. Timmes, N. Vladimirova, J. ZuHone. Int. J. High Performance Comput. Appl., 28, 225(2014).

[36] J. Derouillat, A. Beck, F. Pérez, T. Vinci, M. Chiaramello, A. Grassi, M. Flé, G. Bouchard, I. Plotnikov, N. Aunai, J. Dargent, C. Riconda, M. Grech. Comput. Phys. Commun., 222, 351(2018).

[37] M. Touati, J.-L. Feugeas, P. Nicolaï, J. J. Santos, L. Gremillet, V. T. Tikhonchuk. New J. Phys., 16, 073014(2014).

[38] P.-H. Maire, R. Abgrall, J. Breil, J. Ovadia. SIAM J. Sci. Comput., 29, 1781(2007).

[39] J. J. MacFarlane, I. E. Golovkin, P. R. Woodruff, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer, 99, 381(2006).

[40] J. Lindl. Phys. Plasmas, 2, 3933(1995).

[41] J. R. Davies. Plasma Phys. Control. Fusion, 51, 014006(2009).

[42] K. Eidmann, J. Meyer-ter-Vehn, T. Schlegel, S. Hüller. Phys. Rev. E, 62, 1202(2000).

[43] L. Gremillet, F. Amiranoff, S. D. Baton, J.-C. Gauthier, M. Koenig, E. Martinolli, F. Pisani, G. Bonnaud, C. Lebourg, C. Rousseaux, C. Toupin, A. Antonicci, D. Batani, A. Bernardinello, T. Hall, D. Scott, P. Norreys, H. Bandulet, H. Pépin. Phys. Rev. Lett., 83, 5015(1999).

[44] R. Teyssier, D. Ryutov, B. Remington. Astrophys. J. Suppl. Ser., 127, 503(2000).

[45] D. Batani, A. Balducci, W. Nazarov, T. Löwer, T. Hall, M. Koenig, B. Faral, A. Benuzzi, M. Temporal. Phys. Rev. E, 63, 46410(2001).

[46] C. E. Max, C. F. McKee, W. C. Mead. Phys. Fluids, 23, 1620(1980).

[47] T. Dewandre, J. R. Albritton, E. A. Williams. Phys. Fluids, 24, 528(1981).

[48] P. E. Young, H. A. Baldis, K. G. Estabrook. Phys. Fluids B, 3, 1245(1991).

[49] K. Tanaka, L. M. Goldman, W. Seka, R. W. Short, E. A. Williams. Phys. Fluids, 27, 2960(1984).

[50] G. P. Banfi, K. Eidmann, R. Sigel. Opt. Commun., 52, 35(1984).

[51] K. Büchl, K. Eidmann, H. Salzmann, R. Sigel. Appl. Phys. Lett., 20, 3(1972).

[52] J. A. Tarvin, R. J. Schroeder. Phys. Rev. Lett., 47, 341(1981).

[53] C. Labaune, E. Fabre, A. Michard, F. Briand. Phys. Rev. A, 22, 577(1985).

[54] R. Ramis, R. Schmalz, J. Meyer-Ter-Vehn. Comput. Phys. Commun., 49, 475(1988).

[55] G. S. LandsbergMULTI: A Computer Code for One-Dimensional Multigroup Radiation Hydrodynamics Computer Physics Communications. , (Nauka, ), Chapter 25.(1976).

[56] Y. T. Lee, R. M. More. Phys. Fluids, 27, 1273(1984).

[57] D. Colombant, G. F. Tonon. J. Appl. Phys., 44, 3524(1973).

Tools

Get Citation

Copy Citation Text

Katarzyna Liliana Batani, Sophia Malko, Michael Touati, Jean-Luc Feugeas, Amit D. Lad, Kamalesh Jana, G. Ravindra Kumar, Didier Raffestin, Olena Turianska, Dimitri Khaghani, Alessandro Tentori, Donaldi Mancelli, Artem S. Martynenko, Sergey Pikuz, Roberto Benocci, Luca Volpe, Ghassan Zeraouli, Jose Antonio Perez Hernandez, Enrique Garcia, Venkatakrishnan Narayanan, Joao Santos, Dimitri Batani. Characterization of blast waves induced by femtosecond laser irradiation in solid targets[J]. High Power Laser Science and Engineering, 2024, 12(5): 05000e59

Download Citation

EndNote(RIS)BibTex Plain Text

Set citation alerts for article

Save article for my favorites