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プラズマ物理学：圧力によるK殻非局在化の開始の観測
Nature 618, 7964 doi: 10.1038/s41586-023-05996-8
多くの天体内では、重力による圧力が1 Gbar（10億気圧）を超え、原子核間の距離がK殻のサイズに近づくという極端な状態が生じている。この非常な近接性によって、こうした強固な結合状態が変化し、特定の圧力を超えると非局在状態になる。この2つの過程は、状態方程式や輻射輸送、ひいてはこうした天体の構造と進化に大きな影響を及ぼす。しかし、この遷移に関する我々の理解は十分とはいえず、実験データも乏しい。今回我々は、米国国立点火施設（NIF）において、184本のレーザービームによってベリリウム殻を爆縮させ、3 Gbarを超える圧力下で物質を生成し、調べた実験について報告する。明るいX線閃光によって、精密なラジオグラフィーとX線トムソン散乱が可能になり、巨視的状態と微視的状態の両方が明らかになった。得られたデータから、30倍に達する圧縮状態と約200万Kの温度における量子縮退電子の明確な特徴が示された。また、最も極端な条件下では、主にK殻電子に由来する弾性散乱が強く低減されることが観測された。我々は、この低減の原因が、残存するK殻電子の非局在化であると考える。この解釈を用いると、散乱データから推定されるイオン電荷は、第一原理シミュレーションとよく一致するが、広く使われている解析モデルの予測より大幅に高い。
