Вчені дослідницького центру Россендорфа в Дрездені імені Гельмгольца, Німеччина, досягли значного прогресу в лазерному прискоренні плазми. Використовуючи інноваційний метод, їм вдалося підвищити енергію протонів приблизно з 80 до 150 мегаелектронвольт. Цей результат різко перевершує попередній рекорд прискорення протонів і дозволяє невеликим лазерним пристроям вперше досягти рівня енергії, який досі був доступний лише на набагато більших установках. Очікується, що останні дослідження сприятимуть розвитку медицини та матеріалознавства. Стаття опублікована в 13-му випуску Nature Physics.
Новий метод значно збільшує енергію прискорення протонів лазерними імпульсами (художнє зображення). Джерело зображення: дослідницький центр Гельмгольца Розена, Дрезден, Німеччина
У порівнянні з традиційними прискорювачами, лазерні плазмові прискорювачі не покладаються на потужні радіохвилі для руху частинок, а використовують лазери для прискорення частинок. Однак ця технологія зараз знаходиться на стадії дослідження, і в світі існує лише кілька дуже великих лазерних систем, які можуть прискорювати протони до рівня енергії 100 МеВ.
Керівник дослідження Тім Зіглер сказав, що для досягнення подібної високої енергії прискорювача за допомогою менших лазерних пристроїв і коротших імпульсів вони скористалися характеристиками лазерних спалахів, тобто невелика частина лазера діє як «стрибок» на Серія складних механізмів прискорення запускається всередині спеціальної пластикової плівки. Це значно збільшує енергію прискорення протонів лазера під назвою DRACO.
Результати досліджень показують, що попередній рекорд енергії прискорення протонів лазера DRACO становив близько 80 МеВ, а тепер він може досягати 150 МеВ, що майже вдвічі перевищує початковий показник. Крім того, пучок прискорених частинок демонструє чудові характеристики високої енергії та рівномірного руху.
Дослідницька група вважає, що цей прорив, як очікується, дозволить малим лазерним плазмовим прискорювачам відігравати важливу роль у галузі медицини, особливо в програмах точного лікування пухлин. Зараз лікарі покладаються переважно на великі терапевтичні прискорювачі для проведення таких досліджень. Існуючі великомасштабні прискорювачі споживають величезну кількість енергії, а лазерні плазмові прискорювачі можуть бути більш економічними. Лазерні спалахи також можна використовувати для генерації коротких і інтенсивних нейтронних імпульсів, які мають велике значення для науково-технічного розвитку та аналізу матеріалів.
