Οι επιστήμονες του Ερευνητικού Κέντρου Rossendorf στο Helmholtz Dresden της Γερμανίας έχουν σημειώσει σημαντική πρόοδο στην επιτάχυνση πλάσματος λέιζερ. Χρησιμοποιώντας μια καινοτόμο μέθοδο, κατάφεραν να αυξήσουν την ενέργεια του πρωτονίου από περίπου 80 σε 150 mega-electrovolt. Αυτό το αποτέλεσμα ξεπερνά δραματικά το προηγούμενο ρεκόρ για την επιτάχυνση πρωτονίων και επιτρέπει σε μικρές συσκευές λέιζερ να επιτύχουν, για πρώτη φορά, επίπεδα ενέργειας που μέχρι τώρα ήταν διαθέσιμα μόνο σε πολύ μεγαλύτερες εγκαταστάσεις. Η τελευταία έρευνα αναμένεται να προωθήσει την ιατρική και την επιστήμη των υλικών. Η εργασία δημοσιεύεται στο 13ο τεύχος του Nature Physics.
Η νέα μέθοδος αυξάνει σημαντικά την ενέργεια της επιτάχυνσης πρωτονίων μέσω παλμών λέιζερ (καλλιτεχνική εικόνα). Πηγή εικόνας: Helmholtz Rosen Research Center Dresden, Γερμανία
Σε σύγκριση με τους παραδοσιακούς επιταχυντές, οι επιταχυντές πλάσματος λέιζερ δεν βασίζονται σε ισχυρά ραδιοκύματα για την προώθηση των σωματιδίων, αλλά χρησιμοποιούν λέιζερ για να επιταχύνουν τα σωματίδια. Ωστόσο, αυτή η τεχνολογία βρίσκεται επί του παρόντος σε ερευνητικό στάδιο και υπάρχουν μόνο λίγα πολύ μεγάλα συστήματα λέιζερ στον κόσμο που μπορούν να επιταχύνουν τα πρωτόνια σε ενεργειακό επίπεδο 100 MeV.
Ο επικεφαλής της έρευνας Tim Ziegler είπε ότι για να επιτύχουν παρόμοιες υψηλές ενέργειες επιταχυντή χρησιμοποιώντας μικρότερες συσκευές λέιζερ και μικρότερους παλμούς, εκμεταλλεύτηκαν τα χαρακτηριστικά των φλας λέιζερ, δηλαδή, ένα μικρό μέρος του λέιζερ λειτουργεί σαν "άλμα εκκίνησης" στο Μια σειρά από πολύπλοκους μηχανισμούς επιτάχυνσης ενεργοποιούνται μέσα στο ειδικό πλαστικό φύλλο. Αυτό αυξάνει σημαντικά την ενέργεια επιτάχυνσης πρωτονίων του λέιζερ που ονομάζεται DRACO.
Τα αποτελέσματα της έρευνας δείχνουν ότι το προηγούμενο ρεκόρ ενέργειας επιτάχυνσης πρωτονίων του λέιζερ DRACO ήταν περίπου 80 MeV και τώρα μπορεί να φτάσει τα 150 MeV, σχεδόν διπλάσιο από το αρχικό. Επιπλέον, η επιταχυνόμενη δέσμη σωματιδίων παρουσιάζει τα αξιοσημείωτα 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. Οι γιατροί επί του παρόντος βασίζονται κυρίως σε μεγάλους θεραπευτικούς επιταχυντές για τη διεξαγωγή τέτοιων ερευνών. Οι υπάρχοντες επιταχυντές μεγάλης κλίμακας καταναλώνουν τεράστια ποσά ενέργειας και οι επιταχυντές πλάσματος λέιζερ μπορεί να είναι πιο οικονομικοί. Οι λάμψεις λέιζερ μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία σύντομων και έντονων παλμών νετρονίων, οι οποίοι έχουν μεγάλη σημασία για την επιστημονική και τεχνολογική ανάπτυξη και την ανάλυση υλικών.
