Laser Focus World JAPAN　レーザーフォーカスワールドジャパン

May 29, 2012, Stanford--スタンフォードSLAC National Accelerator LaboratoryのLinac Coherent Light Source (LCLS)X線自由電子レーザ(XFEL)を使用してローレンスリバモア国立研究所、Stefan Hau-Riege研究チームは、グラファイトを熱して固体から液体、熱い高密度プラズマへ転移させた。X線を照射された鉱物が約40fsで異なる状態の物質に転移するのは初めてのことだった。
固体から液体、プラズマ状態への超高速相転移は、新しい材料合成技術の開発、超高速イメージング、高エネルギー密度科学では重要である。
研究チームは、多様なパルス長を用い、多様なスペクトラルを計算することで、電子やイオンの温度、イオン化状態など、プラズマの時間依存性を抽出することができた。
「イオン格子の加熱と分解が予想よりも遙かに速く起こることが分かった」とHau-Riege氏はコメントしている。
この研究では、強烈な硬いX線を照射された物質の振る舞いを観ることができる。この研究はプラズマ物理や超高速材料科学におけるブレイクスルーではあるが、単一分子イメージングやX線オプティクスなどの他の分野にも影響を及ぼす。
単一分子バイオイメージングでは、研究チームは、エネルギー移転が驚くほど速いので実質的に難しくなる場合があることが分かった。X線オプティクスではダメージしきい値が予想よりも低いことが分かった。
これは非弾性X線散乱をプラズマ診断に用いた初めてのXFEL高エネルギー密度科学実験である。
(詳細、May 24 edition Physical Review Letters)