阪大,レーザー照射による新たな粒子加速機構を発見

大阪大学の研究グループは,ミクロンサイズのバブル(球状の空洞)を内包する水素化合物の外側から超高強度レーザーを照射すると,バブルが原子サイズにまで収縮した瞬間に超高エネルギーの水素イオン(プロトン)が放射される「マイクロバブル爆縮」という全く新しい粒子加速機構を発見した(ニュースリリース)。

この機構では,千億度という超高温の電子がバブル内に充満することで生じた強力なマイナスの静電気力により,正電荷を持つイオンがバブル中心に向かって球対称に加速される。

球中心という一種の特異点に無数のイオンが高速で加速し激突する結果,わずか原子数十個を直列にした程度のナノスケールの極小空間内で,固体密度の数十万~百万倍という白色矮星内部にも匹敵する高密度圧縮が原理的に可能となる。

さらに,このバブルは数十フェムト秒の周期で収縮と膨張を繰り返し,ナノメートルサイズにまで収縮して最大圧縮に達した瞬間に高エネルギーのプロトンを放射する「ナノパルサー」ともいうべき新奇な特徴を持つこともわかった。

この研究成果により,星の内部や宇宙を飛び交う高エネルギー粒子の起源といった長大な時空スケールにおける未解明の宇宙物理の解明に貢献するだけでなく,将来的には核融合反応によるコンパクトな中性子線源等として医療・産業への応用研究にも貢献することが期待されるとしている。

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