1980'lerin sonlarında icat edilen lazer atım sıkıştırma teknolojisi, yüksek güçlü ve kısa atımlı lazer tekniklerinin geliştirilmesini sağladı. Bu sayede lazer yoğunluğu, çeyrek yüzyıl içinde 10 milyon kat artabildi. Osaka Üniversitesi bilimcileri tarafından bir süre önce Scientific Reports dergisinde yayımlanan bir makalede, bu teknolojiden yararlanılarak tasarlanan yeni bir parçacık ivmelendirme mekanizması önerildi.

Masakatsu Murakami liderdiğindeki bilim ekibinin keşfettiği mekanizma "içe doğru patlayan bir mikro-baloncuk" olarak tanımlanıyor. Patlama sırasında süper-yüksek enerjili hidrojen iyonları (görelilikcil protonlar) yayımlanıyor ve bu arada ultra-yoğun lazer atımları tarafından mikron büyüklüklü küresel baloncuklu hidritlerin ışımasıyla baloncuklar atomik büyüklüğe büzülüyor.

Murakami ve çalışma arkadaşları, yayımladıkları makalede şaşkınlık uyandırıcı bir fiziksel görüngüden söz ediyor: Madde, aşırı yoğun duruma (100 kg'dan daha ağır bir küp şeker ile kıyaslanabilecek bir yoğunluğa) büzülürken, artı yüklü nano-ölçekli kümelerden yüksek enerjili protonlar yayımlanıyor. Bu ilk kez karşılaşılan bir olay. Genellikle, alışılmış parçacık hızlandırıcıların böylesine büyük bir enerji üretmesi için birkaç yüz metreye varabilen bir ivmelendirme uzaklığı gerekli oluyor. Mikro-baloncuk iç patlamasında, benzersiz bir durum gerçekleşiyor. İyonlar (yüklü parçacıklar), ışık hızının yarısı kadar bir hız ile uzaydaki tek bir noktaya yakınsıyor. Büyük Patlama'nın tersi gibi görünen bu görüngü, şimdiye dek keşfedilen ya da ileri sürülen tüm ivmelendirme ilkelerinden temel bir farklılığa sahip.

Baloncuk iç patlaması, mikro-baloncuklar ile 10²⁰–10²² W cm⁻² aralığında ultra-yoğun lazer atımlarını bir araya getirerek, ultra-yüksek alanlar ve görelilikcil protonlar üretiyor. Baloncuk duvarı protonları, küresel simetrik Coulomb kuvvetine bağlı olarak, merkeze doğru hacimsel ivmelenmeye uğruyor. En içteki protonlar da bir beyaz cücenin iç kısmıyla kıyaslanabilecek bir yoğunlukla merkezde birikiyor. Ardından emsalsiz yükseklikte bir elektrik alan oluşuyor ve enerjik proton flaşı üretiyor. Üç boyutlu parçacık simülasyonları, yinelenen içe ve dışa patlamalarla proton yayan nano-atarcalar (nano-pulsarlar) gibi davranan Coulomb-içe patlamalı baloncukların doğruluğunu onaylıyor.

Elde edilen bu yeni bilgi, yıldızlardaki ve uzaya dağılmış durumdaki yüksek enerjili protonlar gibi büyük ölçekli zaman ve uzay fiziği hakkındaki bilgimizi genişletebilir. Yanı sıra, çekirdeksel kaynaşma (nükleer füzyon) yoluyla nötron yayımının kompakt bir kaynağı olarak, bu yeni keşif ileride tıbbi tedavilerde ve endüstride kullanım alanı bulabilir.