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コンパクトレーザで星内部の条件を再現

January, 16, 2017, Fort Collins--コロラド州立大学(Colorado State University)の研究者は、整列したナノワイヤアレイを超短パルスレーザパルスで照射して極限的な状態を作り出す新たな方法を提供する実験を行った。
 星の中心に含まれるエネルギー密度は、われわれの想像を超えて高く、地球表面の1大気圧と比較すると数十億倍になる。
 こうした極限的な状態は、実験室では、スタジアムサイズの世界最大のレーザを使った核融合実験でしか再現できなかった。
 電気コンピュータ工学・物理学教授、Jorge Roccaをリーダーとする実験は、このような極限エネルギーがナノ構造をどの程度深く浸透するか正確に計測した。こうした計測は、深さによって材料組成が異なるナノワイヤアレイからのX線の特性をモニタすることによって行われた。
 実験で検証した数値モデルは、今日の超高速レーザで最高レベルまで高めることができる照射強度が、太陽の中心の圧力を超える圧力を生成可能であることを予測している。
 研究成果は、Science Advancesに発表されている。この研究は、高エネルギー密度物理学への新たな探求の道を開くものである。高密度プラズマで高電荷を帯びた原子がどのように振る舞うか、超高圧、温度および密度で光がどのように伝搬するかなどである。
 超高エネルギー密度領域の物質を創ることでレーザ核融合研究の知識が得られる、すなわちレーザを使ってコントロールされた核融合反応である。また、天文物理学、極限的実験室環境における原子過程の一層の理解を促進することにもなる。
 より小規模なファシリティを使って超高エネルギー密度の物質を実現できることは、こうした極限的プラズマ領域を基礎研究やアプリケーションにとってより利用しやすくするため、大きな関心事になってい。そうしたアプリケーションの1つは、レーザ光の高輝度X線への効率的変換である。