Forskere ved Rossendorf Research Center i Helmholtz Dresden, Tyskland, har gjort betydelige fremskridt inden for laserplasmaacceleration. Ved hjælp af en innovativ metode er det lykkedes at øge protonenergien fra omkring 80 til 150 megaelektronvolt. Dette resultat overgår dramatisk den tidligere rekord for protonacceleration og gør det muligt for små laserenheder for første gang at opnå energiniveauer, der hidtil kun er tilgængelige i meget større faciliteter. Den seneste forskning forventes at fremme medicin og materialevidenskab. Artiklen er offentliggjort i det 13. nummer af Nature Physics.
Den nye metode øger energien af protonacceleration markant via laserimpulser (kunstnerisk billede). Billedkilde: Helmholtz Rosen Research Center Dresden, Tyskland
Sammenlignet med traditionelle acceleratorer er laserplasmaacceleratorer ikke afhængige af kraftige radiobølger til at fremdrive partikler, men bruger lasere til at accelerere partikler. Denne teknologi er dog i øjeblikket på forskningsstadiet, og der er kun få meget store lasersystemer i verden, der kan accelerere protoner til et energiniveau på 100 MeV.
Forskningsleder Tim Ziegler sagde, at for at opnå tilsvarende høje acceleratorenergier ved brug af mindre laseranordninger og kortere pulser, udnyttede de karakteristikaene ved laserblink, det vil sige, at en lille del af laseren fungerer som en "jump start" ved En række komplekse accelerationsmekanismer udløses i den specielle plastfolie. Dette øger kraftigt protonaccelerationsenergien i laseren kaldet DRACO.
Forskningsresultater viser, at den tidligere protonaccelerationsenergirekord for DRACO-laseren var omkring 80 MeV, og nu kan den nå 150 MeV, næsten det dobbelte af originalen. Desuden udviser den accelererede partikelstråle de bemærkelsesværdige 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. Læger er i øjeblikket hovedsageligt afhængige af store terapeutiske acceleratorer til at udføre sådan forskning. Eksisterende acceleratorer i stor skala bruger enorme mængder strøm, og laserplasmaacceleratorer kan være mere økonomiske. Laserblink kan også bruges til at generere korte og intense neutronimpulser, som har stor betydning for videnskabelig og teknologisk udvikling og materialeanalyse.
