Forskare vid Rossendorf Research Center i Helmholtz Dresden, Tyskland, har gjort betydande framsteg i laserplasmaacceleration. Med en innovativ metod har de lyckats öka protonenergin från cirka 80 till 150 megaelektronvolt. Detta resultat överträffar dramatiskt det tidigare rekordet för protonacceleration och tillåter små laserenheter att för första gången uppnå energinivåer som hittills bara är tillgängliga i mycket större anläggningar. Den senaste forskningen förväntas främja medicin och materialvetenskap. Uppsatsen publiceras i det 13:e numret av Nature Physics.
Den nya metoden ökar avsevärt energin för protonacceleration via laserpulser (konstnärlig bild). Bildkälla: Helmholtz Rosen Research Center Dresden, Tyskland
Jämfört med traditionella acceleratorer är laserplasmaacceleratorer inte beroende av kraftfulla radiovågor för att driva fram partiklar, utan använder lasrar för att accelerera partiklar. Denna teknik befinner sig dock för närvarande på forskningsstadiet och det finns bara ett fåtal mycket stora lasersystem i världen som kan accelerera protoner till en energinivå på 100 MeV.
Forskningsledaren Tim Ziegler sa att för att uppnå liknande höga acceleratorenergier med hjälp av mindre laseranordningar och kortare pulser, utnyttjade de egenskaperna hos laserblixtar, det vill säga en liten del av lasern fungerar som en "hoppstart" vid En serie komplexa accelerationsmekanismer utlöses i den speciella plastfolien. Detta ökar kraftigt protonaccelerationsenergin hos lasern som kallas DRACO.
Forskningsresultat visar att DRACO-laserns tidigare protonaccelerationsenergirekord var cirka 80 MeV, och nu kan den nå 150 MeV, nästan dubbelt så mycket som originalet. Dessutom uppvisar den accelererade partikelstrålen de anmärkningsvärda egenskaperna med hög energi och jämn rörelse.
Forskargruppen tror att detta genombrott förväntas göra det möjligt för små laserplasmaacceleratorer att spela en viktig roll inom det medicinska området, särskilt i tumörbehandlingsprogram med precision. Läkare förlitar sig för närvarande huvudsakligen på stora terapeutiska acceleratorer för att utföra sådan forskning. Befintliga storskaliga acceleratorer förbrukar enorma mängder ström, och laserplasmaacceleratorer kan vara mer ekonomiska. Laserblixtar kan också användas för att generera korta och intensiva neutronpulser, som är av stor betydelse för vetenskaplig och teknisk utveckling och materialanalys.
