ドイツのドレスデン・ロッセンドルフ・ヘルムホルツセンターの科学者らは、レーザープラズマ加速で大きな進歩を遂げた。革新的な方法を使い、陽子エネルギーを約80MeVから150MeVに高めることに成功した。この成果は、これまでの陽子加速記録を大幅に上回り、これまでは大型施設でしか実現できなかったエネルギーレベルを小型レーザー装置で実現することを可能にした。この最新の研究は、医学や材料科学の発展を促進すると期待されている。関連論文は13日、ネイチャー・フィジックス誌に掲載された。
従来の加速器と比較すると、レーザープラズマ加速器は粒子を駆動するために強力な電波に頼らず、レーザーを使用して粒子を加速します。ただし、この技術は現在研究段階にあり、陽子を100メガ電子ボルトのエネルギーレベルまで加速できる超大型レーザーシステムは世界でもわずか数個しかありません。
研究責任者のティム・ツィーグラー氏は、より小型のレーザー装置とより短いパルスを使用して同様の高い加速エネルギーを達成するために、レーザーフラッシュの特性を活用したと述べた。つまり、レーザーの小さな部分が「先制実行」のように、特殊なプラスチックホイル内の一連の複雑な加速メカニズムをトリガーする。これにより、DRACOと呼ばれるレーザーの陽子加速エネルギーが大幅に向上する。
結果によると、DRACOレーザーの陽子加速エネルギーのこれまでの記録は約80メガ電子ボルトでしたが、現在は当初のほぼ2倍の150メガ電子ボルトに達することができます。さらに、加速された粒子ビームは、高エネルギーと均一な運動という優れた特性を示しています。
研究チームは、この画期的な進歩により、小型レーザープラズマ加速器が医療分野、特に精密腫瘍治療プログラムで重要な役割を果たすようになると期待している。現在、医師は主に大型治療用加速器を使用してこのような研究を行っている。既存の大型加速器は大量の電力を消費するが、レーザープラズマ加速器はより経済的である可能性がある。レーザーフラッシュは、科学技術の発展や材料分析にとって非常に重要な、短く強力な中性子パルスを生成するためにも使用できる。
ジーグラー氏は、他の研究室と協力して加速をより正確に制御し、将来的には200メガ電子ボルトを超える陽子加速エネルギーを達成したいと述べた。
