La interacción de fuentes de luz láser de alta potencia con la materia ha dado lugar a numerosas aplicaciones que incluyen; aceleración de iones rápida; rayos X intensos, rayo gamma, generación de positrones y neutrones; y fusión láser basada en encendido rápido. Estas aplicaciones requieren un conocimiento de la absorción de energía y la transferencia de impulso de los láseres de alta intensidad a las partículas de plasma.

Un grupo de investigadores japoneses dirigido por la Universidad de Osaka ha propuesto que las sustancias calentadas con láseres de alta potencia producen un estado de plasma de presión ultra alta, comparables con los que se encuentran en el centro de las estrellas, y que la tensión superficial del plasma puede hacer retroceder la luz. Dado que hasta la fecha no se disponía de láseres con energías capaces de calentar el material lo suficiente para crear esta presión, el proceso no se había considerado. Su trabajo publicado en Comunicaciones de la naturaleza describe su teoría y simulaciones de apoyo.

"Comprender los estados de alta presión extrema creados por la interacción de la luz láser con los materiales es crucial para las aplicaciones basadas en láser, "dice el coautor Yasuhiko Sentoku." Nuestra teoría propone que el empinamiento del plasma superficial por láser intenso, es decir., agujero aburrido, se detiene finalmente por una presión plasmática ultra alta, y aparece una nueva etapa de calentamiento por plasma ".

Derivaron la densidad límite para el taladrado de orificios con láser, que corresponde a la máxima densidad de plasma que puede alcanzar la luz láser. Descubrieron que después de alcanzar el límite de densidad, el plasma de la superficie comienza a explotar hacia el láser, incluso si el láser irradia el plasma de forma continua.

La teoría de los investigadores explica la transición al reventón en términos de una relación de equilibrio entre la presión de la luz láser y la del plasma superficial. La teoría proporciona una guía para controlar la energía de los electrones, lo cual es importante para aplicaciones como la aceleración de iones y la creación de pares de plasma.

"También derivamos la escala de tiempo para la transición de la perforación al reventón, mostrando que nuestros hallazgos serán aplicables para experimentos con láser de varios picosegundos, ", dice el autor principal, Natsumi Iwata. Esperamos que nuestro trabajo proporcione una base para la investigación centrada en aplicaciones, por ejemplo, fusión nuclear iniciada por láser ".