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• 光が入らない物质の中へレーザー光を侵入させ通り抜けさせる「相対论的透过现象」の実験に成功。アインシュタインが唱えた相対论による现象を超高强度レーザーで実现。
• 「相対论的透过现象」に基づくレーザー駆动により発生するイオンビームの加速効率は従来の2倍となり、世界最高効率まで飞跃的に向上。
• 本成果により、従来型加速器に比べて、よりコンパクトかつ高効率のレーザー駆动型加速器の実现に期待。

　国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構（理事長 平野俊夫、以下「量研」という。）量子ビーム科学部門関西光科学研究所（以下「関西研」という。）の西内満美子上席研究員、英国インペリアルカレッジロンドンのNicholas Peter Dover研究員、独国ドレスデンヘルムホルツ研究所のTim Ziegler博士研究員、Karl Zeilグループリーダー、Ulrich Schramm部長、九州大学大学院総合理工学研究院の榊泰直客員教授(量研上席研究員)らの国際共同研究グループは、J-KARENおよびDracoシステムの高強度レーザー光による相対論的透過現象を実現し、従来よりも2倍高い効率で高エネルギーイオンを発生することに成功しました。
　一般的にレーザー光が金属のような不透明物质を透过することは不可能と考えられています。ところが、理论的には、超高强度レーザーを不透明物质に照射すると、レーザー光が表面で吸収されず、不透明な物质中に侵入?透过する「相対论的透过现象」が起こることが予测されています。我々は、时间波形を最适化した超高强度レーザーパルスを膜状物质に照射することで、「相対论的透过现象」起こすことに成功しました。さらに、その现象発生に伴い、照射エリアの全ての膜状物质が电离?分极し、その分极により膜状物质内に生じたイオンの块が1ミクロンメートル以下の短いスパンで光速の40％まで加速されることを観测しました。従来手法では膜状物质表面のイオンのみ加速されたのに対し、今回の実験では、膜状物质の表面から里面までの全ての领域のイオンが加速され、その结果、世界最高の加速効率（従来の2倍以上）を得ることが出来ました。
　本研究成果は、将来の重粒子线がん治疗への応用が见込まれる小型の高効率レーザー駆动重イオン加速器の実现に加え、イオンの加速エネルギーの高エネルギー化を进めることで宇宙诞生初期に物质が合成された过程等、元素の起源解明へとつながることが期待されます。
　本国际共同研究は、量研の国际リサーチイニシアティブ?创成研究、及び日本学术振兴会?研究费补助金22贬00121、21碍碍0049の支援を受けて実施されました。
　本研究成果はSpringer社が発刊するNature姉妹誌『Light: Science & Applications』に2023年3月13日（月）（日本時間）に掲載されております。

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掲載誌：Light: Science & Applications
タイトル：
著者情報：Nicholas P. Dover, Tim Ziegler, Stefan Assenbaum, Constantin Bernert, Stefan Bock, Florian-Emanuel Brack, Thomas E. Cowan, Emma J. Ditter, Marco Garten, Lennart Gaus, Ilja Goethel, George S. Hicks, Hiromitsu Kiriyama, Thomas Kluge, James K. Koga, Akira Kon, Kotaro Kondo, Stephan Kraft, Florian Kroll, Hazel F. Lowe, Josefine Metzkes-Ng, Tatsuhiko Miyatake, Zulfikar Najmudin, Thomas Pu¨schel, Martin Rehwald, Marvin Reimold, Hironao Sakaki, Hans-Peter Schlenvoigt, Keiichiro Shiokawa, Marvin E. P. Umlandt, Ulrich Schramm, Karl Zeil, and Mamiko Nishiuchi
DOI:10.1038/s41377-023-01083-9

総合理工学研究院　榊 泰直　客員教授(量研上席研究員)