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関西光科学研究所 | プレス発表:プラズマの特異点からの強力な軟X線バーストを発見 ―宇宙でも起こり得る普遍的な新しい放射機構の提案―

掲載日:2017年12月22日更新
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関西光科学研究所 >> プレス発表 >> プラズマの特異点からの強力な軟X線バーストを発見 ―宇宙でも起こり得る普遍的な新しい放射機構の提案―

 

プレス発表

平成29年12月22日
国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構

【発表のポイント】

  • 強力なレーザーが作るプラズマ中に、電子の流れの特異点が生成し、そこから位相の揃った強い軟X線バーストが発生することを発見し、その放射機構を解明した。
  • この軟X線バーストの放射機構は、波を放出する特異点には普遍的なもので、宇宙のブラックホールや超新星爆発などでも生じている可能性がある。

【概要】

国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構(理事長 平野 俊夫)量子ビーム科学研究部門のピロジコフ・アレキサンダー上席研究員、エスケポフ・ティムル上席研究員、神門 正城グループリーダーのグループは、強力なレーザーにより作られるプラズマ中から位相の揃った強い軟X線バーストが発生していることを発見し、これが、電子の流れが1ヶ所に集まって出来る特異点から発生していることを突き止め、新たな放射機構として提案しました。

自然界には、川、風、宇宙プラズマ流のように流れは至る所にあります。流れが集まる場所では非常に媒体の密度が高くなることがあり、これは数学のカタストロフィー理論において特異点と呼ばれています。プラズマの中においても、電子の流れが特異点を作ることは予想されていましたが、その特異点から光(電磁波)が発生する現象については、これまで全く考えられていませんでした。

本研究では、関西光科学研究所(京都府木津川市)にある強力なレーザー装置「J-KAREN」を用いたプラズマ実験を行うことで、プラズマ中で多数の電子が小さい領域に集中する特異点を生成することに成功しました。更に、この特異点では、電子が一体となって振動することで、個々の電子から放射される軟X線が、位相が揃った状態のまま相乗的に強め合って強力な放射となるバースト現象が起こることを発見しました。われわれは、この放射機構をバイザー(BISER; Burst Intensification by Singularity Emitting Radiation)と名付けました。

バイザーを理解し実験条件を最適化すれば、より短波長のX線もレーザーを用いた小型施設で発生出来るようになり、創薬や機能性材質の研究を加速することができると期待されます。また、バイザーは特異点を持つ流れには普遍的なものであり、物質が特異点を成しているブラックホールからの重力波も、バイザーの一種の可能性があります。バイザーをよりよく理解することにより、宇宙で起こっている現象を理解する一助になることも期待されます。

なお、本研究成果は、Scientific Reports誌に、12月21日に掲載されました。
Scientific Reports誌掲載論文:Burst intensification by singularity emitting radiation in multi-stream flows

詳細は下記をご参照ください。(国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構のサイトへリンク)
プラズマの特異点からの強力な軟X線バーストを発見 ―宇宙でも起こり得る普遍的な新しい放射機構の提案―

 

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