A németországi Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf tudósai jelentős előrelépést értek el a lézeres plazmagyorsítás terén. Egy innovatív módszerrel sikeresen növelték a protonenergiát körülbelül 80 MeV-ról 150 MeV-ra. Ez az eredmény jelentősen felülmúlta a korábbi protongyorsítási rekordot, lehetővé téve a kis lézeres eszközöknek, hogy olyan energiaszinteket érjenek el, amelyek eddig csak nagyobb létesítményekben voltak elérhetőek. A legújabb kutatások várhatóan elősegítik az orvostudomány és az anyagtudomány fejlődését. A vonatkozó tanulmány a Nature Physics folyóiratban jelent meg 13-án.
A hagyományos gyorsítókhoz képest a lézerplazmagyorsítók nem támaszkodnak erős rádióhullámokra a részecskék meghajtására, hanem lézereket használnak a részecskék gyorsítására. Ez a technológia azonban jelenleg a kutatási szakaszban van, és a világon csak néhány ultranagy lézerrendszer képes 100 mega-elektronvoltos energiaszintre gyorsítani a protonokat.
Tim Ziegler, a kutatás vezetője elmondta, hogy ahhoz, hogy kisebb lézerberendezésekkel és rövidebb impulzusokkal hasonló nagy gyorsítóenergiákat érjenek el, kihasználták a lézervillanások jellemzőit, vagyis a lézer egy kis része olyan, mint egy " megelőző futás", amely egy speciális műanyag fóliában összetett gyorsulási mechanizmusok sorozatát indítja el. Ez nagymértékben javítja a DRACO nevű lézer protongyorsítási energiáját.
Az eredmények azt mutatják, hogy a DRACO lézer protongyorsítási energiájának korábbi rekordja körülbelül 80 mega-elektron volt volt, most pedig elérheti a 150 mega-elektron voltot, ami majdnem kétszerese az eredetinek. Ezen túlmenően a felgyorsított részecskenyaláb a nagy energia és az egyenletes mozgás kiváló jellemzőit mutatja.
A kutatócsoport úgy véli, hogy ez az áttörés várhatóan lehetővé teszi, hogy a kisméretű lézerplazmagyorsítók fontos szerepet töltsenek be az orvostudományban, különösen a precíziós daganatkezelési programokban. Jelenleg az orvosok főként nagy terápiás gyorsítókra hagyatkoznak az ilyen kutatások elvégzéséhez. A meglévő nagy gyorsítók sok áramot fogyasztanak, míg a lézeres plazmagyorsítók gazdaságosabbak lehetnek. A lézervillanások segítségével rövid és intenzív neutronimpulzusok is előállíthatók, amelyek nagy jelentőséggel bírnak a tudományos és technológiai fejlődés, valamint az anyagelemzés szempontjából.
Ziegler elmondta, hogy remélik, hogy együttműködhetnek más laboratóriumokkal a gyorsulás pontosabb szabályozása és a több mint 200 megaelektronvolt protongyorsítási energia elérése érdekében a jövőben.
