Populære Innlegg

Redaksjonens - 2019

Proton strålekraft forsterket med pulserende lasere, lovende bedre protonterapier

Anonim

Bjelker av ladede partikler som protoner brukes til å svare på grunnleggende fysikkspørsmål og har praktiske anvendelser både i kreftbehandling og fusjonskraft. En måte å generere de ladede partiklene på for slike bjelker var ved å lede kraftige lasere til metallfolier tynnere enn et menneskehår. Metallet frigjør deretter ladede partikler. Nåværende prosesser bruker folier 100 ganger tynnere enn et menneskehår - på denne måten kan laserintensitet med høy intensitet føre til at elektronene rammes til nærlyshastigheter.

annonse


Forskere har hittil kun brukt svært korte sprengninger av laserlys, hver varig bare en picosekund. Når du bruker pulser, prøver de å minimere mengden bakgrunnslys for å skape skarpe lys (lysstyrke) med høy kontrast. Målet er å øke energien til de ladede partiklene og oppnå bjelker der partiklene alle har meget like energier. Høyere energibjelker hvor energien til hver partikkel er kjent, er mer nyttig, både i forskning og medisin. Selv om pulserende lasere har vist løfte på dette området, var effekten av skarpe laserimpulser som var lengre enn en picosekund, for lenge siden ikke kjent.

Nå har et Japan-basert forskergruppe sentrert på Osaka University utført en mer detaljert studie om bruken av slike laserimpulser. De brukte skarpe, ultrakorte pulser av laserlys fra Laser for Fast Ignition Experiments (LFEX) ved Osaka University. LFEX er en av verdens mest kraftfulle lasere. Lagets studie ble nylig publisert i Nature journal Scientific Reports .

LFEX har fire ekstremt kraftige laserstråler. Forskerne brukte speil for å fokusere laserlyset til et punkt på størrelse med en støvpartikkel. Dette lyset var rettet mot et ultra tynt stykke aluminiumsfolie for å generere en sky av ladede partikler, referert til som et plasma. Hver laserstråle er 1018 ganger mer intens enn sollys. Vanligvis kan slik intens kraft bare genereres for en svært kort periode; En utfordring som ligger til grund for hvorfor skarpe laserpulser som var lengre enn en picosekund, hadde ikke blitt studert.

"Ved å forsiktig tømme fyringen av de fire bjelkene var det mulig for oss å effektivt brann hver i rekkefølge for å generere lengre pulser som ellers hadde de samme skarpe egenskaper som enkeltpulser, sier studieforfatter Hiroshi Azechi.

Resultatene utfordrer konvensjonelle teoretiske modeller. Forskerne fant at med deres pulserende lys, er 100 ganger mindre intensivt laserlys enn tidligere antatt å være nødvendig for å produsere høyenergiladede partikler.

"Ved å bruke flere pulser for å lage en lengre puls, blir det oppvarmet elektron-plasmaet, noe som sannsynligvis betyr at de ladede partiklene oppnår høyere energi ved lavere laserintensitet, sier første forfatter Akifumi Yogo.

Å forstå hvordan man lager mer effektive ladede partikkelbjelker, er en potensiell nøkkel til å utvikle en ny generasjon partikkelbjelker som kan fremme kunnskap om fysikk og gi bedre presisjonsverktøy på det medisinske feltet.

annonse



Historie Kilde:

Materialer levert av Osaka University . Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.


Tidsreferanse :

  1. A. Yogo, K. Mima, N. Iwata, S. Tosaki, A. Morace, Y. Arikawa, S. Fujioka, T. Johzaki, Y. Sentoku, H. Nishimura, A. Sagisaka, K. Matsuo, N. Kamitsukasa, S. Kojima, H. Nagatomo, M. Nakai, H. Shiraga, M. Murakami, S. Tokita, J. Kawanaka, N. Miyanaga, K. Yamanoi, T. Norimatsu, H. Sakagami, SV Bulanov, K . Kondo, H. Azechi. Øker laser-ion akselerasjon med multi-picosecond pulser . Vitenskapelige rapporter, 2017; 7: 42451 DOI: 10, 1038 / srep42451