Naukowcy z Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf w Niemczech poczynili znaczne postępy w zakresie akceleracji plazmy laserowej. Stosując innowacyjną metodę, udało im się zwiększyć energię protonów z około 80 MeV do 150 MeV. To osiągnięcie znacznie przewyższyło poprzedni rekord akceleracji protonów, umożliwiając małym urządzeniom laserowym osiągnięcie poziomów energii, które do tej pory były dostępne tylko w większych obiektach. Oczekuje się, że najnowsze badania będą promować rozwój medycyny i nauki o materiałach. Odpowiedni artykuł został opublikowany w czasopiśmie Nature Physics 13.
W porównaniu z tradycyjnymi akceleratorami, laserowe akceleratory plazmowe nie wykorzystują silnych fal radiowych do napędzania cząstek, ale wykorzystują lasery do przyspieszania cząstek. Jednak ta technologia jest obecnie w fazie badań i tylko kilka ultra-dużych systemów laserowych na świecie może przyspieszać protony do poziomu energii 100 megaelektronowoltów.
Tim Ziegler, szef badań, powiedział, że aby osiągnąć podobnie wysokie energie akceleratora przy użyciu mniejszego sprzętu laserowego i krótszych impulsów, wykorzystali oni właściwości błysków laserowych, czyli mała część lasera działa jak „bieg wyprzedzający”, uruchamiając serię złożonych mechanizmów przyspieszających w specjalnej folii plastikowej. To znacznie poprawia energię przyspieszania protonów lasera o nazwie DRACO.
Wyniki pokazują, że poprzedni rekord energii przyspieszania protonów lasera DRACO wynosił około 80 megaelektronowoltów, a teraz może osiągnąć 150 megaelektronowoltów, prawie dwa razy więcej niż pierwotnie. Ponadto przyspieszona wiązka cząstek wykazuje doskonałe cechy wysokiej energii i ruchu jednorodnego.
Zespół badawczy uważa, że przełom ten ma umożliwić małym akceleratorom plazmy laserowej odegranie ważnej roli w dziedzinie medycyny, zwłaszcza w programach precyzyjnego leczenia nowotworów. Obecnie lekarze polegają głównie na dużych akceleratorach terapeutycznych, aby prowadzić takie badania. Istniejące duże akceleratory zużywają dużo energii elektrycznej, podczas gdy akceleratory plazmy laserowej mogą być bardziej ekonomiczne. Błyski laserowe można również wykorzystać do wytwarzania krótkich i intensywnych impulsów neutronów, które mają ogromne znaczenie dla rozwoju naukowego i technologicznego oraz analizy materiałów.
Ziegler powiedział, że mają nadzieję na współpracę z innymi laboratoriami w celu dokładniejszej kontroli przyspieszenia i osiągnięcia w przyszłości energii przyspieszania protonów przekraczającej 200 megaelektronowoltów.
