超高強度レーザー技術の進展とともに、実験室規模の宇宙物理学やレーザー核融合を含めた高密度核科学などの新しい研究が行えるようになってきた。このような研究では、膨大な密度の高エネルギー荷電粒子を効率良く発生することが不可欠である。例えば、ペタワット(1015W)パワーレベルのレーザー‐物質相互作用によって、電流密度が1012A cm-2程度のMeV級電子パルスを発生できる。しかし、このような粒子ビームは通常、空間的に発散するため、電流密度は粒子源から数センチのオーダーの距離で106 A cm-2の数倍程度まで低下する。高輝度パルス高エネルギービームを任意の方向に発生制御できる素子が発明されれば、その応用に革新が起こるであろう。本論文では、レーザー‐物質相互作用で発生する高密度MeV級電子のエネルギー密度を1桁以上高める高い伝導性を持った過渡的プラズマを使った新しい素子について報告する。光ファイバーやコリメーターレンズによる光制御に似たやり方で、ホローコーンターゲット上に生成したプラズマファイバーにより高密度MeV級電子をガイドし、コリメートする。このようなプラズマ素子は高エネルギー密度粒子を使った応用に有望であり、これをきっかけに荷電粒子光学の進展が期待できる。
