大阪大学激光科学研究所的村上匡且教授的研究团队，通过激光与微结构体的相互作用，提出了一种无需外部磁场，自发产生千兆高斯级（数百千特斯拉）超强磁场的新方法，其物理原理已通过数值实验验证。相关成果已发表在《Physics of Plasmas》上。
图1.叶片型微管爆缩（BMI）示意图（供图：大阪大学村上匡且教授）
此前，在实验室中生成超强磁场的主流方法是利用等离子体或物质对存在d额外部磁场进行压缩的磁通量压缩法。然而，该方法需要初始磁场，存在结构上的限制以及实验难度大等问题。
研究团队通过二维PIC模拟证实，对内壁带有锯齿状叶片结构的中空圆筒（叶片微管）照射超短脉冲激光时，无需使用任何外部磁场，就能在中心轴上自发产生强大的环形电流和磁场。研究表明，利用这种被称为叶片型微管爆缩（BMI）的新方式，电子和离子会形成反向涡旋状流动，从而自发组织形成强磁场。
此外，通过解析模型得出了激光强度、叶片数量与磁场强度的比例关系，为后续的实验验证和应用拓展提供了理论依据。
村上教授表示：“这并非‘压缩’磁场，而是‘创造’磁场。该研究始于思路的转变。我们提出了不同于以往那样依赖外部磁场，而是仅通过几何构造就能自发生成电流和磁场的新原理。形成的千兆高斯级磁场有望成为未来高能量密度等离子体和实验室天体物理的基础技术。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Physics of Plasmas
论文：Gigagauss magnetic field generation by bladed microtube implosion
DOI：doi.org/10.1063/5.0275006
