日发现“微泡内爆”全新粒子加速机制

白矮星类超高密度物质有望由类似的原子级加速器产生

东京，5月16日(记者陈超)——由日本大阪大学激光科学研究所的村上贤司教授领导的一个研究小组宣布，他们发现了一种新的粒子加速机制，称为“微泡内爆”:超高强度的激光照射到含有微小气泡(球形空腔)的氢化合物的外部，当气泡收缩到原子大小时，会释放出超高能量的氢离子(质子)。

在这种机制中，带正电的离子通过用1000亿摄氏度的超高温电子填充气泡而产生强的负静电力，并以球对称的方式向气泡中心加速。无数的离子在球体中心的奇点高速加速碰撞。理论上，在只有几十个原子的纳米级微小空间中，它们可以实现与白矮星相当的高密度压缩。如果物质被压缩到前所未有的超高密度，一块糖的重量可以超过100公斤。

此外，研究人员发现，泡沫会在几十飞秒的时间内反复收缩和膨胀。当它收缩到纳米大小并达到最大压缩时，它会辐射出高能质子，这具有“纳米脉冲星”的新特征。

如果使用传统的加速器，高能粒子的加速距离需要几十到几百米。纳米级正电荷辐射这一惊人的物理现象仍然是第一次被发现。在这种现象中，起决定性作用的是与大爆炸完全相反的特定运动，也就是说，带电离子收缩到空间中的一个点，并以大约光速一半的超高速碰撞——这在本质上与迄今发现和预测的所有加速原理完全不同。

这一研究成果的意义在于，通过研究纳米和飞秒的极小和极短现象，不仅有助于澄清空间物理学中的一些难题，如高能粒子在恒星和宇宙中交替飞行的起源，而且有望作为核聚变反应的小中子源，应用于医疗和工业领域。

研究结果发表在15日的英国在线杂志《科学报道》上。