ゼプト秒サイエンス

 本連載は,近年進捗が著しいレーザー航跡場加速に関する包括的なレビューを翻訳したものである。原著者はレーザー加速のコンセプト提案者である田島俊樹氏,先駆的なレーザー航跡場加速実験を行なった中島一久氏,レーザー加速の実現に必須だったチャープパルス圧縮の発明者であるジェラルド・ムルー氏の共著である。
 2018年10月2日に発表されたノーベル物理学賞ではレーザーに関わる3氏の研究者が受賞,そのうちの一人が,ジェラルド・ムルー氏である。今日の高強度レーザーの礎がムルー氏によってもたらされていること,その功績に対して敬意を表したい。

6. ゼプト秒サイエンス

レーザー航跡場加速(LWFA)を目的とする高強度レーザーの要求は,レーザーエネルギーEを増加させずに,レーザーパルスを何桁も圧縮するチャープパルス圧縮(CPA)のようなレーザー技術の実現をもたらした1)

式⑴

ここで,Iは強度,Eはレーザーエネルギー,τはレーザーパルス時間幅,Aは焦点の面積である(λをレーザー波長として,回折限界で定まるAの下限はπλ2である)。

これは単に計量的・幾何学的な関係であり,媒質の非線形応答2)を表すために発見された第4章の式⑵とは違う。これら2つの発明LWFAとCPAから,新しい科学分野High field scienceがもたらされることになった3, 4)。この革命により,最初はeVレベルの光子,すなわち原子物理の道具であったレーザーは,相対論的物理学と高エネルギー物理の道具に発展した1)。この章では,レーザー科学のそのような進化のいくつかの側面を調査する。

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