Οι επιστήμονες στο Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf στη Γερμανία έχουν σημειώσει σημαντική πρόοδο στην επιτάχυνση πλάσματος λέιζερ. Χρησιμοποιώντας μια καινοτόμο μέθοδο, αύξησαν με επιτυχία την ενέργεια των πρωτονίων από περίπου 80 MeV σε 150 MeV. Αυτό το επίτευγμα ξεπέρασε σημαντικά το προηγούμενο ρεκόρ επιτάχυνσης πρωτονίων, επιτρέποντας σε μικρές συσκευές λέιζερ να επιτύχουν επίπεδα ενέργειας που ήταν διαθέσιμα μόνο σε μεγαλύτερες εγκαταστάσεις μέχρι στιγμής. Η τελευταία έρευνα αναμένεται να προωθήσει την ανάπτυξη της ιατρικής και της επιστήμης των υλικών. Η σχετική εργασία δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature Physics στις 13.
Σε σύγκριση με τους παραδοσιακούς επιταχυντές, οι επιταχυντές πλάσματος λέιζερ δεν βασίζονται σε ισχυρά ραδιοκύματα για την κίνηση των σωματιδίων, αλλά χρησιμοποιούν λέιζερ για να επιταχύνουν τα σωματίδια. Ωστόσο, αυτή η τεχνολογία βρίσκεται επί του παρόντος στο στάδιο της έρευνας και μόνο μερικά εξαιρετικά μεγάλα συστήματα λέιζερ στον κόσμο μπορούν να επιταχύνουν τα πρωτόνια σε ενεργειακό επίπεδο 100 mega-ηλεκτρονιοβολτ.
Ο Tim Ziegler, επικεφαλής της έρευνας, είπε ότι για να επιτύχουν παρόμοιες υψηλές ενέργειες επιταχυντή χρησιμοποιώντας μικρότερο εξοπλισμό λέιζερ και μικρότερους παλμούς, εκμεταλλεύτηκαν τα χαρακτηριστικά των φλας λέιζερ, δηλαδή ένα μικρό μέρος του λέιζερ είναι σαν " προληπτικό τρέξιμο», ενεργοποιώντας μια σειρά από πολύπλοκους μηχανισμούς επιτάχυνσης σε ένα ειδικό πλαστικό φύλλο. Αυτό βελτιώνει σημαντικά την ενέργεια επιτάχυνσης πρωτονίων του λέιζερ που ονομάζεται DRACO.
Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι το προηγούμενο ρεκόρ ενέργειας επιτάχυνσης πρωτονίων του λέιζερ DRACO ήταν περίπου 80 mega-elektron volt, και τώρα μπορεί να φτάσει τα 150 mega-elektron volt, σχεδόν διπλάσιο από το αρχικό. Επιπλέον, η επιταχυνόμενη δέσμη σωματιδίων παρουσιάζει τα εξαιρετικά χαρακτηριστικά υψηλής ενέργειας και ομοιόμορφης κίνησης.
Η ερευνητική ομάδα πιστεύει ότι αυτή η ανακάλυψη αναμένεται να επιτρέψει σε μικρούς επιταχυντές πλάσματος λέιζερ να διαδραματίσουν σημαντικό ρόλο στον ιατρικό τομέα, ειδικά σε προγράμματα ακριβείας θεραπείας όγκων. Επί του παρόντος, οι γιατροί βασίζονται κυρίως σε μεγάλους θεραπευτικούς επιταχυντές για τη διεξαγωγή τέτοιας έρευνας. Οι υπάρχοντες μεγάλοι επιταχυντές καταναλώνουν πολλή ηλεκτρική ενέργεια, ενώ οι επιταχυντές πλάσματος λέιζερ μπορεί να είναι πιο οικονομικοί. Οι λάμψεις λέιζερ μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή σύντομων και έντονων παλμών νετρονίων, οι οποίοι έχουν μεγάλη σημασία για την επιστημονική και τεχνολογική ανάπτυξη και την ανάλυση υλικού.
Ο Ziegler είπε ότι ελπίζουν να συνεργαστούν με άλλα εργαστήρια για τον έλεγχο της επιτάχυνσης με μεγαλύτερη ακρίβεια και την επίτευξη ενέργειας επιτάχυνσης πρωτονίων άνω των 200 megaelectrovolt στο μέλλον.
