Forskere ved Rossendorf Research Center i Helmholtz Dresden, Tyskland, har gjort betydelige fremskritt innen laserplasmaakselerasjon. Ved hjelp av en innovativ metode har de lykkes med å øke protonenergien fra ca 80 til 150 mega-elektronvolt. Dette resultatet overgår dramatisk den tidligere rekorden for protonakselerasjon og lar små laserenheter oppnå, for første gang, energinivåer som hittil kun er tilgjengelig i mye større anlegg. Den siste forskningen forventes å fremme medisin og materialvitenskap. Oppgaven er publisert i den 13. utgaven av Nature Physics.
Den nye metoden øker energien til protonakselerasjon betydelig via laserpulser (kunstnerisk bilde). Bildekilde: Helmholtz Rosen Research Center Dresden, Tyskland
Sammenlignet med tradisjonelle akseleratorer er ikke laserplasmaakseleratorer avhengige av kraftige radiobølger for å drive partikler, men bruker lasere for å akselerere partikler. Imidlertid er denne teknologien for tiden på forskningsstadiet, og det er bare noen få svært store lasersystemer i verden som kan akselerere protoner til et energinivå på 100 MeV.
Forskningsleder Tim Ziegler sa at for å oppnå tilsvarende høye akseleratorenergier ved bruk av mindre laserenheter og kortere pulser, utnyttet de egenskapene til laserblits, det vil si at en liten del av laseren fungerer som en "hoppstart" ved En rekke komplekse akselerasjonsmekanismer utløses i den spesielle plastfolien. Dette øker protonakselerasjonsenergien til laseren kalt DRACO betraktelig.
Forskningsresultater viser at den tidligere protonakselerasjonsenergirekorden til DRACO-laseren var omtrent 80 MeV, og nå kan den nå 150 MeV, nesten det dobbelte av originalen. Dessuten viser den akselererte partikkelstrålen de bemerkelsesverdige egenskapene til høy energi og jevn bevegelse.
Forskerteamet mener at dette gjennombruddet forventes å gjøre det mulig for små laserplasmaakseleratorer å spille en viktig rolle i det medisinske feltet, spesielt i presisjonssvulstbehandlingsprogrammer. Leger er for tiden hovedsakelig avhengige av store terapeutiske akseleratorer for å utføre slik forskning. Eksisterende storskalaakseleratorer bruker enorme mengder strøm, og laserplasmaakseleratorer kan være mer økonomiske. Laserblits kan også brukes til å generere korte og intense nøytronpulser, som er av stor betydning for vitenskapelig og teknologisk utvikling og materialanalyse.
