原研ら,プラズマの密度の濃淡により発生する蜃気楼をX線で観測

日本原子力研究開発機構,光産業創成大学院大学,およびロシアのモスクワ州立大学,合同高温科学研究所の研究グループは,プラズマの密度の濃淡によりX線の進む方向が曲がることによってX線領域の蜃気楼が発生することを,初めて観察することに成功した。X線は透過する物質の密度が変化しても屈折率がほとんど変わらないので,これまでX線領域の蜃気楼現象を地上で実現するのは難しいと考えられてきた。

研究グループは,原研が開発したX線レーザをプラズマに入射し,その際のX線レーザビームの像を調た。その結果,干渉縞が観測された。これは,本来1つであるはずのX線レーザビームが2つに見えることを意味している。

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この現象の原因を解明するために,プラズマを通過するX線の進み方を計算機シミュレーションにより再現することを試みた。その結果,X線レーザがプラズマを通過する際に,その一部がプラズマの電子密度の濃淡により強い屈折を受け,あたかもその場所に新しいX線光源が存在するかのような蜃気楼が出現していること,また,その蜃気楼を光源とするX線レーザビームと,屈折を受けずにプラズマを通過した本来のX線レーザビームが重なることで,干渉縞ができることが判った。

今回の結果は,これまで実現が難しいと思われていたX線領域の蜃気楼を初めて観測した事例。通常の蜃気楼における「大気」と同様の役割を,X線を曲げるほどの屈折率を持つことができるプラズマが担ったことにより実現可能になった。

本研究結果は,科学的な観点からは,X線領域の新現象の発見であるとともに,X線を含めた光の進み方からプラズマや物質の密度を計測する技術につながる成果。また,産業応用の観点からは,新しいX線のレンズや鏡などの「プラズマX線光学素子」の提案としても興味深い成果。

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