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」）量子ビーム科学部門関西光科学研究所（以下「関西研」）の今亮主任技術員、桐山博光上席研究員らの研究グループと韓国の基礎科學研究院・超強力レーザー科學研究団、ドイツのドレスデン・ロッセンドルフ研究所との共同研究グループは、量研関西研の超高強度レーザー（１）装置「J-KAREN（ジェイ カレン）」（２）から発生する光のノイズ（３）成分の大幅な低減に成功し、これまで困難であった高強度場科学の実験を可能にしました。

J-KARENは、これまでレーザーシステムに様々な改良を加えて世界トップクラスの高強度・低ノイズを達成してきました。しかし、超短パルスレーザーを金属などの固体薄膜（＝標的）に照射する実験では、光ノイズがレーザーパルスのピークに先んじて照射され、肝心のパルスのピークが到達する前に標的を破壊するという問題がありました。そこで、今回新たに光ノイズを除去するプラズマミラー（４）システムを導入し、レーザー条件を最適化することで、光ノイズを100分の１に劇的に改善することに成功しました。

今回、光ノイズの大幅な低減に成功したことで、これまで標的の破壊により困難であった実験が可能となります。その一つに理論的に高い効率で高エネルギーまでイオンを加速可能なレーザーの圧力を使った放射圧加速（５）が挙げられます。この放射圧加速を用いると、従来の線形イオン加速器と比べて1千万倍以上の加速勾配を作ることが出来るため、加速器の大幅な小型化につながると期待されます。さらに極めて大きな加速勾配を実現することで、従来の加速器では難しい短寿命の原子核の加速も可能となり、新たな原子核探索への応用も期待されます。

本研究は、JST未来社会創造事業大規模プロジェクト型「レーザー駆動による量子ビーム加速器の開発と実証」(#JPMJMI17A1)の支援を受け実施されました。研究成果はCambridge University Pressが発刊するオープンアクセス誌『High Power Laser Science and Engineering』に2022年8月10日（現地時間）に掲載される予定です。

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