Vista schematica di un'implosione di bolle, che è un'immagine immaginata che mostra tutti i principali eventi integrati, cioè., illuminazione laser, diffusione di elettroni caldi, implosione, e flash protonico. Credito:M. Murakami
La tecnologia di compressione dell'impulso laser inventata alla fine degli anni '80 ha portato ad alta potenza, tecniche laser a breve impulso, aumentando l'intensità del laser di 10 milioni di volte in un quarto di secolo.
Gli scienziati dell'Università di Osaka hanno scoperto un nuovo meccanismo di accelerazione delle particelle che descrivono come un'implosione di microbolle, in cui vengono emessi ioni di idrogeno ad altissima energia (protoni relativistici) nel momento in cui le bolle si riducono a dimensione atomica attraverso l'irradiazione di idruri con bolle sferiche di dimensioni micron da parte di impulsi laser ultraintensi. I risultati della loro ricerca sono stati pubblicati in Rapporti scientifici .
Il gruppo guidato da Masakatsu Murakami ha riportato un fenomeno fisico sorprendente:quando si riduce la materia a una densità senza precedenti, paragonabile a una massa delle dimensioni di una zolletta di zucchero che pesa più di 100 chilogrammi, protoni ad alta energia vengono emessi dai cluster su nanoscala caricati positivamente, una prima mondiale. Generalmente, una distanza di accelerazione da diverse decine a centinaia di metri è necessaria affinché gli acceleratori convenzionali generino un'energia così grande.
In un'implosione di microbolle, si verifica un fenomeno unico in cui gli ioni (particelle cariche) convergono in un unico punto nello spazio a metà della velocità della luce. Questo fenomeno, che sembra l'opposto del Big Bang, è essenzialmente diverso da qualsiasi principio di accelerazione precedentemente scoperto o proposto.
Una nano-pulsar:implosioni ed esplosioni ripetute per emettere protoni energetici. Credito:M. Murakami
Questo nuovo concetto chiarirà la fisica spaziale sconosciuta delle grandi scale del tempo e dello spazio, come le origini dei protoni ad alta energia nelle stelle e distribuiti nello spazio. Inoltre, come una sorgente compatta di radiazione di neutroni attraverso la fusione nucleare, questo concetto sarà utilizzato in una varietà di applicazioni nel trattamento medico e nell'industria in futuro, come la radioterapia protonica per curare il cancro, lo sviluppo di nuove energie con la fusione nucleare laser, foto in sezione trasversale per lo sviluppo di celle a combustibile, e sviluppo di nuove sostanze.
