Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) din Germania a făcut progrese semnificative în accelerarea plasmei laser. Abordarea lor inovatoare a depășit recordurile anterioare în materie de accelerare a protonilor, atingând energii care până acum erau posibile doar cu instalații mult mai mari.

Această descoperire, detaliată în Nature Physics, deschide oportunități promițătoare în medicină și în știința materialelor.

Spre deosebire de acceleratoarele tradiționale care utilizează unde radio, accelerarea cu plasmă laser se bazează pe lasere pentru a propulsa particulele, ceea ce duce la sisteme mai compacte și mai eficiente din punct de vedere energetic.

Prin direcționarea unor impulsuri laser scurte, dar intense, către foi subțiri, electronii sunt eliberați din material, în timp ce nucleele atomice rămân, creând un câmp electric puternic care accelerează protonii pe distanțe scurte.

În timp ce această tehnologie se află încă în faza de cercetare, echipa HZDR, condusă de fizicienii Karl Zeil și Tim Ziegler, a dezvoltat o metodă nouă de a crește energia protonilor.

Profitând de energia luminii care se deplasează înainte în cadrul impulsurilor laser, aceștia au reușit să inducă modificări specifice într-o peliculă de plastic care au îmbunătățit procesul de accelerare. Acest lucru le-a permis să atingă energii de protoni de 150 MeV, aproape dublu față de recordul anterior.

Echipa a efectuat o serie de experimente pentru a optimiza parametrii de interacțiune, cum ar fi grosimea foliei, pentru a atinge această piatră de hotar. Fasciculul de protoni de înaltă energie rezultat a prezentat o distribuție îngustă a energiei, ceea ce îl face ideal pentru aplicații precum tratamentele precise ale tumorilor.

În mod tradițional, pentru astfel de tratamente se foloseau acceleratoare terapeutice complexe, dar noua metodă de accelerare cu plasmă laser oferă o alternativă mai accesibilă și mai rentabilă.

În plus, această tehnologie are, de asemenea, potențial pentru generarea eficientă de neutroni, ceea ce ar putea avea implicații semnificative pentru știință, tehnologie și analiza materialelor.

Cercetările în curs vizează îmbunătățirea și extinderea metodei, cu scopul de a atinge energii și mai mari și de a colabora cu alte laboratoare pentru a spori precizia și accesibilitatea tehnologiei.

Energiile care depășesc 200 MeV sunt la îndemână, în timp ce oamenii de știință se străduiesc să deblocheze întregul potențial al accelerării plasmei cu laser.