L'interaction des sources lumineuses laser de haute puissance avec la matière a donné lieu à de nombreuses applications, notamment; accélération ionique rapide; rayons X intenses, rayon gamma, génération de positons et de neutrons; et la fusion laser à allumage rapide. Ces applications nécessitent une compréhension de l'absorption d'énergie et du transfert de quantité de mouvement des lasers à haute intensité aux particules de plasma.

Un groupe de chercheurs japonais dirigé par l'Université d'Osaka a proposé que des substances chauffées avec des lasers à haute puissance produisent un état de plasma à ultra haute pression, comparables à celles trouvées au centre des étoiles, et que la tension superficielle du plasma peut repousser la lumière. Comme les lasers avec des énergies capables de chauffer suffisamment le matériau pour créer cette pression n'étaient pas disponibles à ce jour, le processus n'avait pas été envisagé. Leurs travaux publiés dans Communication Nature décrit leur théorie et les simulations à l'appui.

« La compréhension des états de pression extrême créés par la lumière laser interagissant avec les matériaux est cruciale pour les applications laser, ", dit le co-auteur Yasuhiko Sentoku. "Notre théorie propose que la pentification du plasma de surface par un laser intense, c'est à dire., forage de trous, est arrêté éventuellement par ultra haute pression plasma, et une nouvelle étape de chauffage au plasma apparaît."

Ils ont dérivé la densité limite pour le perçage de trous au laser, ce qui correspond à la densité de plasma maximale que la lumière laser peut atteindre. Ils ont constaté qu'après avoir atteint la limite de densité, le plasma de surface commence à souffler vers le laser, même si le laser irradie le plasma en continu.

La théorie des chercheurs explique la transition vers l'éruption en termes de relation d'équilibre entre la pression de la lumière laser et celle du plasma de surface. La théorie fournit une ligne directrice dans le contrôle de l'énergie des électrons, ce qui est important pour des applications telles que l'accélération des ions et la création de paires de plasma.

"Nous avons également dérivé l'échelle de temps pour la transition du forage à l'éruption, montrant que nos résultats seront applicables pour des expériences laser multi-picosecondes, ", a déclaré l'auteur principal Natsumi Iwata. "Nous espérons que notre travail fournira une base pour la recherche axée sur les applications, par exemple la fusion nucléaire initiée par laser."