这次激光内爆产生的磁场强度堪比中子星

超强磁场接近兆特斯拉区间——可比拟于强磁化中子星或天体喷射流附近发现的磁场——现已通过理论演示使用紧凑、激光驱动的装置实现。由大阪大学的村上正克教授领导的团队提出并模拟了一种独特方案，采用微米级空心圆柱体，其内部带有刀刃，以达成这些场强水平。

该技术——称为刀刃微管向心聚爆（BMI）——依赖于将超强飞秒激光脉冲导向一个具有锯齿状内部刀刃的圆柱形靶标。这些刀刃使得向心聚爆等离子体不对称旋转，在中心附近产生环流。这种环流自洽地产生一个超过500千特斯拉的强轴向磁场，接近兆特斯拉区间。无需外部施加种子磁场。

这一机制与传统磁压缩形成鲜明对比，后者依赖于放大初始磁场。在BMI中，磁场是从零开始生成的——纯粹由激光-等离子体相互作用驱动。此外，只要靶标包含破坏圆柱对称性的结构，仍然可以稳健地产生高磁场。该过程形成一个反馈环，其中带电粒子流——由离子和电子组成——增强磁场，磁场又反过来更紧密地约束这些粒子流，进一步放大磁场。

“这一方法提供了一个强大的新途径，以紧凑形式创建和研究极端磁场，”村上教授说。“它架起了实验室等离子体与天体物理宇宙之间的实验桥梁。”

潜在应用包括:

• 实验室天体物理学：模拟磁化喷射流和恒星内部
• 激光聚变：推进质子束快速点火方案
• 高场量子电动力学：探测非线性量子现象

模拟是在大阪大学的SQUID超级计算机上使用完全相对论性EPOCH代码进行的。还构建了一个支持性分析模型，以揭示基本标度律和靶标优化策略。

资助机构：日本学术振兴会（JSPS）、关西电力公司（KEPCO）

模拟：使用大阪大学的SQUID超级计算机执行