Wetenschappers van het Rossendorf Research Center in Helmholtz Dresden, Duitsland, hebben aanzienlijke vooruitgang geboekt in laserplasmaversnelling. Met behulp van een innovatieve methode zijn ze erin geslaagd de protonenergie te verhogen van ongeveer 80 naar 150 mega-elektronvolt. Dit resultaat overtreft het vorige record voor protonversnelling dramatisch en stelt kleine laserapparaten in staat om voor het eerst energieniveaus te bereiken die tot nu toe alleen beschikbaar waren in veel grotere faciliteiten. Het nieuwste onderzoek zal naar verwachting de geneeskunde en materiaalkunde vooruithelpen. Het artikel is gepubliceerd in de 13e editie van Nature Physics.
De nieuwe methode verhoogt de energie van protonversnelling via laserpulsen aanzienlijk (artistieke afbeelding). Bron afbeelding: Helmholtz Rosen Research Center Dresden, Duitsland
Vergeleken met traditionele versnellers, vertrouwen laserplasmaversnellers niet op krachtige radiogolven om deeltjes voort te stuwen, maar gebruiken ze lasers om deeltjes te versnellen. Deze technologie bevindt zich echter nog in de onderzoeksfase en er zijn slechts een paar zeer grote lasersystemen in de wereld die protonen kunnen versnellen tot een energieniveau van 100 MeV.
Onderzoeksleider Tim Ziegler zei dat ze, om vergelijkbare hoge versnellerenergieën te bereiken met kleinere laserapparaten en kortere pulsen, gebruik maakten van de eigenschappen van laserflitsen, dat wil zeggen dat een klein deel van de laser fungeert als een "jump start" bij de Een reeks complexe versnellingsmechanismen worden geactiveerd binnen de speciale plastic folie. Dit verhoogt de protonversnellingsenergie van de laser, DRACO genaamd, aanzienlijk.
Onderzoeksresultaten tonen aan dat het vorige protonversnellingsenergierecord van de DRACO-laser ongeveer 80 MeV was, en nu kan het 150 MeV bereiken, bijna twee keer het origineel. Bovendien vertoont de versnelde deeltjesbundel de opmerkelijke kenmerken van hoge energie en uniforme beweging.
Het onderzoeksteam gelooft dat deze doorbraak naar verwachting kleine laserplasmaversnellers in staat zal stellen een belangrijke rol te spelen in het medische veld, met name in precisietumorbehandelingsprogramma's. Artsen vertrouwen momenteel voornamelijk op grote therapeutische versnellers om dergelijk onderzoek uit te voeren. Bestaande grootschalige versnellers verbruiken enorme hoeveelheden energie en laserplasmaversnellers zijn mogelijk zuiniger. Laserflitsen kunnen ook worden gebruikt om korte en intense neutronenpulsen te genereren, die van groot belang zijn voor wetenschappelijke en technologische ontwikkeling en materiaalanalyse.
