Forskere ved Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf i Tyskland har gjort betydelige fremskridt inden for laserplasmaacceleration. Ved hjælp af en innovativ metode øgede de med succes protonenergien fra omkring 80 MeV til 150 MeV. Denne præstation overgik markant den tidligere protonaccelerationsrekord, hvilket gjorde det muligt for små laserenheder at opnå energiniveauer, der hidtil kun har været tilgængelige i større faciliteter. Den seneste forskning forventes at fremme udviklingen af medicin og materialevidenskab. Det relevante papir blev offentliggjort i tidsskriftet Nature Physics den 13.
Sammenlignet med traditionelle acceleratorer er laserplasmaacceleratorer ikke afhængige af kraftige radiobølger til at drive partikler, men bruger lasere til at accelerere partikler. Denne teknologi er dog i øjeblikket på forskningsstadiet, og kun få ultrastore lasersystemer i verden kan accelerere protoner til et energiniveau på 100 mega-elektronvolt.
Tim Ziegler, lederen af forskningen, sagde, at for at opnå lignende høje acceleratorenergier ved brug af mindre laserudstyr og kortere impulser, udnyttede de egenskaberne ved laserblink, det vil sige, at en lille del af laseren er som en " præemptive run", der udløser en række komplekse accelerationsmekanismer i en speciel plastfolie. Dette forbedrer i høj grad protonaccelerationsenergien i laseren kaldet DRACO.
Resultaterne viser, at DRACO-laserens tidligere rekord for protonaccelerationsenergi var omkring 80 mega-elektronvolt, og nu kan den nå 150 mega-elektronvolt, næsten det dobbelte af originalen. Desuden udviser den accelererede partikelstråle de fremragende egenskaber med høj energi og ensartet bevægelse.
Forskerholdet mener, at dette gennembrud forventes at gøre det muligt for små laserplasmaacceleratorer at spille en vigtig rolle på det medicinske område, især i præcise tumorbehandlingsprogrammer. I øjeblikket er læger hovedsageligt afhængige af store terapeutiske acceleratorer til at udføre sådan forskning. Eksisterende store acceleratorer forbruger meget elektricitet, mens laserplasmaacceleratorer kan være mere økonomiske. Laserblink kan også bruges til at producere korte og intense neutronimpulser, som har stor betydning for den videnskabelige og teknologiske udvikling og materialeanalyse.
Ziegler sagde, at de håber på at samarbejde med andre laboratorier for at styre accelerationen mere præcist og opnå protonaccelerationsenergi på mere end 200 megaelektronvolt i fremtiden.
