L'interazione di sorgenti luminose laser ad alta potenza con la materia ha dato origine a numerose applicazioni tra cui; accelerazione ionica veloce; raggi X intensi, raggi gamma, generazione di positroni e neutroni; e fusione laser ad accensione rapida. Queste applicazioni richiedono una comprensione dell'assorbimento di energia e del trasferimento di quantità di moto dai laser ad alta intensità alle particelle di plasma.

Un gruppo di ricercatori giapponesi guidati dall'Università di Osaka ha proposto che le sostanze riscaldate con laser ad alta potenza producano uno stato di plasma ad altissima pressione, paragonabili a quelli che si trovano al centro delle stelle, e che la tensione superficiale del plasma può respingere la luce. Poiché fino ad oggi non erano disponibili laser con energie in grado di riscaldare il materiale a sufficienza per creare questa pressione, il processo non era stato considerato. Il loro lavoro pubblicato su Comunicazioni sulla natura descrive la loro teoria e supporta le simulazioni.

"Comprendere gli stati di pressione estremamente elevata creati dalla luce laser che interagisce con i materiali è fondamentale per le applicazioni basate sul laser, " afferma il coautore Yasuhiko Sentoku. "La nostra teoria propone che l'inclinazione del plasma superficiale da parte di un laser intenso, cioè., foro noioso, viene arrestato alla fine da una pressione plasmatica ultraelevata, e appare una nuova fase di riscaldamento al plasma."

Hanno derivato la densità limite per l'alesatura di fori laser, che corrisponde alla massima densità di plasma che la luce laser può raggiungere. Hanno scoperto che dopo aver raggiunto il limite di densità, il plasma superficiale inizia a esplodere verso il laser, anche se il laser irradia continuamente il plasma.

La teoria dei ricercatori spiega la transizione allo scoppio in termini di una relazione di equilibrio tra la pressione della luce laser e quella del plasma superficiale. La teoria fornisce una linea guida nel controllo dell'energia degli elettroni che è importante per applicazioni come l'accelerazione di ioni e la creazione di coppie di plasma.

"Abbiamo anche ricavato la scala temporale per il passaggio dalla perforazione allo scoppio, dimostrando che i nostri risultati saranno applicabili per esperimenti laser multi-picosecondi, ", afferma l'autore principale Natsumi Iwata. "Speriamo che il nostro lavoro fornisca una base per la ricerca focalizzata sull'applicazione, per esempio la fusione nucleare avviata dal laser."