Saksan Helmholtz Dresdenissä sijaitsevan Rossendorfin tutkimuskeskuksen tutkijat ovat edistyneet merkittävästi laserplasman kiihdytyksessä. Innovatiivisella menetelmällä protonienergiaa on onnistuttu kasvattamaan noin 80:stä 150 megaelektronivolttiin. Tämä tulos ylittää dramaattisesti aiemman protonikiihtyvyyden ennätyksen ja mahdollistaa sen, että pienet laserlaitteet saavuttavat ensimmäistä kertaa energiatasot, jotka ovat tähän asti olleet saatavilla vain paljon suuremmissa tiloissa. Uusimman tutkimuksen odotetaan edistävän lääketiedettä ja materiaalitieteitä. Artikkeli on julkaistu Nature Physicsin 13. numerossa.
Uusi menetelmä lisää merkittävästi protonikiihtyvyyden energiaa laserpulssien avulla (taiteellinen kuva). Kuvan lähde: Helmholtz Rosen Research Center Dresden, Saksa
Perinteisiin kiihdyttimiin verrattuna laserplasmakiihdyttimet eivät luota voimakkaisiin radioaaltoihin hiukkasten kuljettamiseen, vaan ne käyttävät lasereita hiukkasten kiihdyttämiseen. Tämä tekniikka on kuitenkin tällä hetkellä tutkimusvaiheessa, ja maailmassa on vain muutamia erittäin suuria laserjärjestelmiä, jotka voivat kiihdyttää protonit 100 MeV:n energiatasolle.
Tutkimusjohtaja Tim Ziegler sanoi, että saavuttaakseen samanlaisia suuria kiihdytinenergiaa käyttämällä pienempiä laserlaitteita ja lyhyempiä pulsseja, he käyttivät hyväkseen lasersalaman ominaisuuksia, eli pieni osa laserista toimii "hyppykäynnistyksenä" Sarja monimutkaisia kiihdytysmekanismeja laukeaa erityisessä muovikalvossa. Tämä lisää huomattavasti DRACO-nimisen laserin protonikiihtyvyysenergiaa.
Tutkimustulokset osoittavat, että DRACO-laserin edellinen protonikiihtyvyysenergiaennätys oli noin 80 MeV, ja nyt se voi saavuttaa 150 MeV, lähes kaksi kertaa alkuperäiseen verrattuna. Lisäksi kiihdytetyllä hiukkassädellä on suuren energian ja tasaisen liikkeen huomattavat ominaisuudet.
Tutkimusryhmä uskoo, että tämän läpimurron odotetaan mahdollistavan pienten laserplasmakiihdyttimien olevan tärkeässä roolissa lääketieteen alalla, erityisesti tarkkuuskasvainten hoito-ohjelmissa. Lääkärit luottavat tällä hetkellä pääasiassa suuriin terapeuttisiin kiihdyttimiin tällaisen tutkimuksen suorittamisessa. Nykyiset suuren mittakaavan kiihdyttimet kuluttavat valtavia määriä tehoa, ja laserplasmakiihdyttimet voivat olla taloudellisempia. Laser välähdyksiä voidaan käyttää myös lyhyiden ja voimakkaiden neutronipulssien tuottamiseen, joilla on suuri merkitys tieteen ja teknologian kehitykselle sekä materiaalianalyysille.
