Gli scienziati del Rossendorf Research Center di Helmholtz Dresden, in Germania, hanno compiuto notevoli progressi nell'accelerazione laser al plasma. Utilizzando un metodo innovativo, sono riusciti ad aumentare l'energia dei protoni da circa 80 a 150 mega-elettronvolt. Questo risultato supera di gran lunga il precedente record per l'accelerazione dei protoni e consente ai piccoli dispositivi laser di raggiungere, per la prima volta, livelli di energia finora disponibili solo in strutture molto più grandi. Si prevede che l'ultima ricerca farà progredire la medicina e la scienza dei materiali. L'articolo è pubblicato nel 13° numero di Nature Physics.
Il nuovo metodo aumenta significativamente l'energia dell'accelerazione dei protoni tramite impulsi laser (immagine artistica). Fonte dell'immagine: Helmholtz Rosen Research Center Dresda, Germania
Rispetto agli acceleratori tradizionali, gli acceleratori laser al plasma non si basano su potenti onde radio per spingere le particelle, ma utilizzano laser per accelerare le particelle. Tuttavia, questa tecnologia è attualmente in fase di ricerca e ci sono solo pochi sistemi laser molto grandi al mondo in grado di accelerare i protoni a un livello di energia di 100 MeV.
Il responsabile della ricerca Tim Ziegler ha affermato che per ottenere simili elevate energie di accelerazione utilizzando dispositivi laser più piccoli e impulsi più brevi, hanno sfruttato le caratteristiche dei flash laser, ovvero una piccola parte del laser agisce come un "jump start" all'interno della speciale pellicola di plastica. Ciò aumenta notevolmente l'energia di accelerazione dei protoni del laser chiamato DRACO.
I risultati della ricerca mostrano che il precedente record di energia di accelerazione dei protoni del laser DRACO era di circa 80 MeV, e ora può raggiungere 150 MeV, quasi il doppio dell'originale. Inoltre, il fascio di particelle accelerate esibisce le notevoli caratteristiche di alta energia e moto uniforme.
Il team di ricerca ritiene che questa svolta dovrebbe consentire ai piccoli acceleratori laser al plasma di svolgere un ruolo importante nel campo medico, in particolare nei programmi di trattamento dei tumori di precisione. Attualmente, i medici si affidano principalmente a grandi acceleratori terapeutici per condurre tale ricerca. Gli attuali acceleratori su larga scala consumano enormi quantità di energia e gli acceleratori laser al plasma potrebbero essere più economici. I flash laser possono anche essere utilizzati per generare impulsi di neutroni brevi e intensi, che sono di grande importanza per lo sviluppo scientifico e tecnologico e l'analisi dei materiali.
