Các nhà khoa học tại Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf ở Đức đã đạt được tiến bộ đáng kể trong việc gia tốc plasma laser. Sử dụng một phương pháp cải tiến, họ đã thành công trong việc tăng năng lượng proton từ khoảng 80 MeV lên 150 MeV. Thành tựu này đã vượt xa kỷ lục gia tốc proton trước đó, cho phép các thiết bị laser nhỏ đạt được mức năng lượng mà trước đây chỉ có ở các cơ sở lớn hơn. Nghiên cứu mới nhất này dự kiến sẽ thúc đẩy sự phát triển của y học và khoa học vật liệu. Bài báo có liên quan đã được công bố trên tạp chí Nature Physics vào ngày 13.
So với máy gia tốc truyền thống, máy gia tốc plasma laser không dựa vào sóng vô tuyến mạnh để điều khiển các hạt mà sử dụng tia laser để tăng tốc các hạt. Tuy nhiên, công nghệ này hiện đang trong giai đoạn nghiên cứu và chỉ có một số ít hệ thống laser cực lớn trên thế giới có thể tăng tốc proton lên mức năng lượng 100 mega-electron volt.
Tim Ziegler, người đứng đầu nhóm nghiên cứu, cho biết để đạt được năng lượng gia tốc cao tương tự bằng cách sử dụng thiết bị laser nhỏ hơn và xung ngắn hơn, họ đã tận dụng đặc điểm của tia laser nhấp nháy, tức là một phần nhỏ của tia laser giống như một "chạy trước", kích hoạt một loạt các cơ chế gia tốc phức tạp trong một lá nhựa đặc biệt. Điều này cải thiện đáng kể năng lượng gia tốc proton của tia laser có tên là DRACO.
Kết quả cho thấy kỷ lục trước đây về năng lượng gia tốc proton của laser DRACO là khoảng 80 mega-electron vôn, và hiện tại có thể đạt tới 150 mega-electron vôn, gần gấp đôi so với ban đầu. Hơn nữa, chùm hạt gia tốc thể hiện đặc tính tuyệt vời của năng lượng cao và chuyển động đồng đều.
Nhóm nghiên cứu tin rằng bước đột phá này dự kiến sẽ cho phép các máy gia tốc plasma laser nhỏ đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực y tế, đặc biệt là trong các chương trình điều trị khối u chính xác. Hiện tại, các bác sĩ chủ yếu dựa vào các máy gia tốc trị liệu lớn để thực hiện các nghiên cứu như vậy. Các máy gia tốc lớn hiện có tiêu thụ rất nhiều điện, trong khi các máy gia tốc plasma laser có thể tiết kiệm hơn. Các tia laser cũng có thể được sử dụng để tạo ra các xung neutron ngắn và mạnh, có ý nghĩa to lớn đối với sự phát triển khoa học và công nghệ và phân tích vật liệu.
Ziegler cho biết họ hy vọng có thể hợp tác với các phòng thí nghiệm khác để kiểm soát gia tốc chính xác hơn và đạt được năng lượng gia tốc proton hơn 200 megaelectronvolt trong tương lai.
