Energii mai mari pentru acceleratoarele de particule cu laser- acum este posibil

0

Utilizarea de acceleratoare compacte cu laser pentru tratamentul cancerului cu particule încărcate, cum ar fi de protoni ar putea deveni posibil în viitor, în cazul în care oamenii de ştiinţă reuşesc  generarea de protoni cu energii foarte mari. Fizicienii de la Helmholtz Zentrum-Dresden-Rossendorf (HZDR), au directionat lumina de la un laser DRACO de  mare putere  perpendicular şi oblic pe o folie subtire de metal, astfel, permiţându-le să demonstreze pentru prima data ca protonii accelerati urmeaza direcţia de lumina laser. Prin încorporarea acestor date noi într-un tipar convenţional se poate descrie accelerarea particulelor cu laser.


Impulsurile luminoase intense şi ultra-scurte de mare putere ale laserului DRACO pot fi comparate cu niste  discuri de aproximativ 10 centimetri în diametru şi fiind la fel de subtiri ca o foaie de hârtie normală.. Dacă unul dintre aceste discuri de lumină este concentrat pe o folie subtire de metal, forţele extreme electrice şi magnetice  vor impinge  electronii incarcati negativ din folie. Acesti electroni se vor accelera , incarcand pozitiv protonii. Până în prezent, mai mulţi experţi au crezut că sistemele disponibile în comerţ cu laser nu ar fi potrivite pentru aplicaţii viitoare in terapia cancerului, deoarece acestea au astfel de impulsuri scurte cu laser, iar energia, care este realizata de către protoni accelerati este prea scăzuta fata de cea necesara. Rezultatele publicate de grupul de HZDR demonstrează pentru prima dată că energiile de protoni necesare pentru terapia  cancerului ar putea  în principiu sa fie generate de un asemenea puls scurt al unui  laser. Aceasta perspectiva a motivat cercetatorii din Dresda pentru a studia procesul de accelerare a particulelor.

Un puls de lumină vine de la laserul DRACO şi directionat perpendicular pe o folie subtire de metal accelerează electronii, şi, prin urmare si protonii  perpendicular pe suprafaţa foliei, la fel ca şi la modelele anterioare. Dar nu este cazul unui  puls laser înclinat. În cazul în care unghiul discului  de lumina este uşor înclinat în raport cu axa de propagare, ceva neaşteptat se întâmplă în timpul primei faze de accelerare a particulelor. Electronii simt  inclinatia discului de lumină şi vor urma direcţia în care lumina loveşte folia. Mai mult decât atât, protonii sunt acceleraţi de-a lungul aceastei  direcţii,  şi în contrast cu electronii, isi vor menţine direcţia . Aceasta observatie noua a dependenţei de direcţie permite fizicienilor din Dresda, să se uite direct la procesul de accelerare.

” In primul rând ,in timpul fazei de accelerare, distanţa dintre electroni şi folie este extrem de mica; odată ce pulsul laserului, le-a împins pe folie, se leagana imediat înapoi, pentru că folia are o sarcină pozitivă. Acesta este un motiv pentru care au fost foarte surprinşi să descopere că nu numai electronii urmareste mişcarea luminii laserului, dar, si că protonii prezintă această dependenţă de directie, necunoscut anterior pana acum „, constată candidatul la doctorat şi autorul principal al publicării curent, Karl Zeil.

El a reuşit să detecteze o altă caracteristică specială, care apare numai cu pulsuri laser ultra-scurte: faza iniţială este decisivă pentru întregul proces de accelerare. În timpul primelor 30 de femtosecunde – care este, o milionime de miliardime dintr-o secunda, şi egală cu lungimea de puls laser – acceleraţia este foarte eficienta. Faza de accelerare scurtă şi eficientă este urmată de o fază de expansiune mai mare, în care se formează un nor de plasmă uniformă şi simetrica. Protonii, însă,  câştiga atât de multă energie în prima fază,  ca în cele din urmă acestea pot ajunge la energii mai mari decât modelele convenţionale.

Oamenii de stiinta de la HZDR cerceteaza cu ajutorul unor simulări, modul în care electronii rapizi oscileaza în jurul  foliei, şi, astfel, accelereaza protoni.  „Experimentele si simularile se pun de acord destul de bine.  Fiecare date noi obtinute le putem extinde acum la modelele existente. In esenţă, acest lucru înseamnă că lasere cu impulsuri ultra-scurte, cum ar fi  laserul DRACO  ar putea fi capabil de a genera protoni cu energie suficient de  mare, incat sa fie utilizate în terapia cancerului pe viitor. Sa avem  succes în obţinerea acestor rezultate este foarte plăcut  şi foarte motivant. „- Karl Zeil

whatsapp

aplicatie android ziar neamt

disclaimer ziarpiatraneamt.ro

Citește și
Spune ce crezi

Adresa de email nu va fi publicata

Acest site folosește cookies. Navigarea în site presupune acceptarea implicită a politicii de confidențialitate. Accept Citește mai mult

Politica de confidențialitate