超高エネルギー密度物理学のための相対論的プラズマナノフォトニクス

高密度物質を極端な温度に加熱することは、高強度レーザー開発の動機付けとなる。しかし、臨界電子密度が電離物質への光透過の壁となるため、ほとんどのレーザーエネルギーは、一般的に固体密度のわずか0.1％の薄い表面層に付与されるにすぎない。今回我々は、相対論的強度のフェムト秒レーザーパルスが規則的ナノワイヤーアレイの深部で捕捉されることによって、高密度物質が体積加熱され、新しい超高温プラズマ領域に達することを実証する。わずか0.5 Jのエネルギーのレーザーパルスを用いて、一般的な臨界密度の約100倍の電子密度と数keVの温度が実現されている。我々は、異常に高い電離度（例えば、電離したAuの52倍）と、ギガバールの圧力（これを超えるのは極めて圧縮された熱核融合プラズマの中央ホットスポットのみ）を得た。より高いレーザー強度にスケーリングすることによって、太陽の中心部に近い温度と圧力のプラズマを発生できる見込みがある。