いまなにやってるの? 「アト秒ビームによる高エネルギー密度状態」さ!

大学の研究所に行って何やってるの?　と聞かれるけれど，これがなかなか説明しにくい．

行っているのは加速器の研究所で，加速器は素粒子に高エネルギーに与えるもの．ぼくの場合素粒子は電子，エネルギーはこの業界では大したことはなく，数十MeV．ビームを標的にあてたときに起きる化学反応の研究に用いる．

電子ビームを極端に短い時間に詰め込むのがここの加速器の特徴で，当面の時間の目標はフェムト秒(10の-15乗秒)を切ること．ちなみに1フェムト秒の間に光が進む距離は100nm, 1mmの1万分の1だ．電子ビームのパルス幅の逆数fを E=hf に換算したとき,これが標的のイオン化エネルギー程度になると，ビームは電離現象に対して一個の巨大粒子のようにふるまう.電荷Zeを持つ一個のイオンに対する標的の阻止能はZの2乗に比例する.従 ってN個の電子からなる超短電子ビームに対する阻止能は, ZをNで 置き換えたものになるからNの2乗に比例する. Nは10の何乗という天文学的な数．ふつうは電子ビームの阻止能は単一電子の阻止能のN倍でしかない．

図のように電子ビームはイオンビームに比べ透過力が大きい...というと聞こえが良いが，何もしないで標的のを突き抜けてしまう．ビームのパルス幅を極端に短くすれば大きな阻止能を受ける結果，突き抜けるどころか標的のほんの表面で全エネルギーを失う．ここにHigh-energy-densityすなわち，近頃話題の高エネルギー密度状態...言うなれば核融合が起きてもおかしくない状態...が生じるというのが，捕らぬ狸の皮算用．

まだ計算の段階．ちなみに実験では，100フェムト秒のビームパルスができた段階．クラスタービームというものがあって，1970年代から同様な現象が期待され，その計算法も研究されてきた. これを電子ビームに焼き直せば良いのだが，相対論だの，量子論だのが入ってきて難しいね...というのが現状．

ここまで読んで下さったかた，お退屈さまでした．