中性子星の状態を実験室で再現することを想像してみてください。レーザー技術の最近の進歩により、これが現実となり、これまで天体物理学的環境に限定されていた極限物理学の探求への扉が開かれています。
米国の研究者たちは、全米科学財団と空軍科学研究局の支援を受け、マルチペタワットレーザーを使用して、高密度プラズマ中に超強力な磁場を生成しています。シミュレーションによると、中性子星の磁気圏に見られる強度に匹敵する、4ギガガウスを超える磁場を達成できることが示されています。
これらの強烈な磁場は、高エネルギーガンマ線ビームの生成と、驚くべきことに、光から直接電子・陽電子対の生成を促進します。この画期的な進歩により、相対論的磁気リコネクションと放射線支配電子ダイナミクスの研究が可能になり、新しい診断ツール、コンパクトな粒子源、および宇宙現象の改善されたモデルにおける潜在的な応用が提供されます。
ガンマ線ビームを生成する能力は、ブライト-ホイーラープロセスを通じて光から物質を生成する道も開きます。シミュレーションでは、レーザーによって生成されたガンマ線ビームを衝突させると、数百万の電子・陽電子対が生成される可能性があり、これは以前の実験からの大幅な飛躍となります。
さらに、科学者たちは、単一のレーザービームがプラズマを自己組織化して光子-光子衝突型加速器を形成し、前方と後方の両方向にガンマ線を放出することを発見しました。この革新的なアプローチは、光から物質を生成するプロセスを簡素化し、実験的に実現可能にし、材料特性評価および反物質研究のためのコンパクトなレーザーベースの陽電子源につながる可能性があります。