研究成果のポイント
・マイクロバブルを内包する水素化合物に超高強度レーザーを照射し、個体密度の数十万～百万倍にまでイオンを圧縮した上で、超高エネルギーの水素イオンを放射する粒子加速機構を世界で初めて発見
・従来の加速器であれば数十メートルから数百メートルの加速距離が必要とされる程の高エネルギー粒子が、ナノスケールの正電荷の塊から放射される
・未解明の宇宙物理の解明だけでなく、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・産業への応用研究への貢献に期待
概要
大阪大学レーザー科学研究所の村上匡且教授らの研究グループは、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ました。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ます。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ります。
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りました。本研究成果により、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ます。
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