Saksan Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorfin tutkijat ovat edistyneet merkittävästi laserplasmakiihdytyksessä. Käyttämällä innovatiivista menetelmää he onnistuneesti lisäsivät protonienergiaa noin 80 MeV:sta 150 MeV:iin. Tämä saavutus ylitti merkittävästi aiemman protonikiihtyvyyden ennätyksen, jolloin pienet laserlaitteet pystyivät saavuttamaan energiatasoja, jotka ovat toistaiseksi olleet saatavilla vain suuremmissa tiloissa. Uusimman tutkimuksen odotetaan edistävän lääketieteen ja materiaalitieteen kehitystä. Asiaa koskeva artikkeli julkaistiin Nature Physics -lehdessä 13. päivänä.
Perinteisiin kiihdyttimiin verrattuna laserplasmakiihdyttimet eivät ole riippuvaisia voimakkaista radioaaltoja ohjaamaan hiukkasia, vaan käyttävät lasereita hiukkasten kiihdyttämiseen. Tämä tekniikka on kuitenkin tällä hetkellä tutkimusvaiheessa, ja vain harvat erittäin suuret laserjärjestelmät maailmassa voivat kiihdyttää protonit 100 megaelektronivoltin energiatasolle.
Tutkimuksen johtaja Tim Ziegler sanoi, että saadakseen samanlaisia korkeita kiihdytinenergioita pienemmillä laserlaitteilla ja lyhyemmillä pulsseilla he hyödynsivät lasersalaman ominaisuuksia, eli pieni osa laserista on kuin " ennaltaehkäisevä juoksu", joka laukaisee sarjan monimutkaisia kiihdytysmekanismeja erityisessä muovikalvossa. Tämä parantaa huomattavasti DRACO-nimisen laserin protonikiihtyvyysenergiaa.
Tulokset osoittavat, että DRACO-laserin edellinen protonikiihtyvyysenergian ennätys oli noin 80 megaelektronivolttia, ja nyt se voi saavuttaa 150 megaelektronivolttia, lähes kaksi kertaa alkuperäiseen verrattuna. Lisäksi kiihdytetyllä hiukkassädellä on erinomaiset korkean energian ja tasaisen liikkeen ominaisuudet.
Tutkimusryhmä uskoo, että tämän läpimurron odotetaan mahdollistavan pienten laserplasmakiihdyttimien olevan tärkeässä roolissa lääketieteen alalla, erityisesti tarkkuuskasvainten hoito-ohjelmissa. Tällä hetkellä lääkärit luottavat pääasiassa suuriin terapeuttisiin kiihdyttimiin tehdäkseen tällaisia tutkimuksia. Nykyiset suuret kiihdyttimet kuluttavat paljon sähköä, kun taas laserplasmakiihdyttimet voivat olla taloudellisempia. Lasersalamalla voidaan tuottaa myös lyhyitä ja voimakkaita neutronipulsseja, joilla on suuri merkitys tieteen ja teknologian kehitykselle sekä materiaalianalyysille.
Ziegler sanoi, että he toivovat tekevänsä yhteistyötä muiden laboratorioiden kanssa ohjatakseen kiihtyvyyttä tarkemmin ja saavuttaakseen yli 200 megaelektronivoltin protonikiihtyvyysenergian tulevaisuudessa.
