Các nhà khoa học tại Trung tâm nghiên cứu Rossendorf ở Helmholtz Dresden, 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 lên 150 mega-electron volt. Kết quả này vượt xa kỷ lục trước đó về gia tốc proton và cho phép các thiết bị laser nhỏ đạt được, lần đầu tiên, mức năng lượng mà trước đây chỉ có ở các cơ sở lớn hơn nhiều. Nghiên cứu mới nhất này được kỳ vọng sẽ thúc đẩy y học và khoa học vật liệu. Bài báo được xuất bản trên tạp chí Nature Physics số 13.
Phương pháp mới làm tăng đáng kể năng lượng gia tốc proton thông qua xung laser (hình ảnh nghệ thuật). Nguồn hình ảnh: Trung tâm nghiên cứu Helmholtz Rosen Dresden, Đức
So với máy gia tốc truyền thống, máy gia tốc plasma laser không dựa vào sóng vô tuyến mạnh để đẩy 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 rất lớn trên thế giới có thể tăng tốc proton lên mức năng lượng 100 MeV.
Trưởng nhóm nghiên cứu Tim Ziegler cho biết để đạt được năng lượng gia tốc cao tương tự bằng cách sử dụng các thiết bị laser nhỏ hơn và xung ngắn hơn, họ đã tận dụng các đặc điểm của tia laser, tức là một phần nhỏ của tia laser hoạt động như một "cú nhảy khởi động" tại Một loạt các cơ chế gia tốc phức tạp được kích hoạt bên trong lá nhựa đặc biệt. Điều này làm tăng đáng kể năng lượng gia tốc proton của tia laser được gọi là DRACO.
Kết quả nghiên cứu cho thấy năng lượng gia tốc proton trước đây của laser DRACO là khoảng 80 MeV, hiện tại có thể đạt tới 150 MeV, gần gấp đôi so với ban đầu. Hơn nữa, chùm hạt gia tốc thể hiện đặc điểm đáng chú ý là năng lượng cao và chuyển động 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 tiến hành nghiên cứu như vậy. Các máy gia tốc quy mô lớn hiện có tiêu thụ lượng điện năng khổng lồ và 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 cũng như phân tích vật liệu.
