Революционный прорыв в лазерно-плазменном ускорении частиц: водяная мишень вместо твердой

В престижном научном журнале Nature Communications опубликованы результаты исследования, которое может полностью изменить подход к генерации протонных пучков. Ученые разработали инновационный метод получения быстрых и ярких протонных пучков с использованием лазерно-плазменного ускорителя (ЛПУ) с высокой частотой повторения.
Революционный прорыв в лазерно-плазменном ускорении частиц: водяная мишень вместо твердой
Изображение носит иллюстративный характер

Основным нововведением стала замена традиционной твердой мишени на тонкую водяную пленку. Эксперимент, проведенный в Центральной лазерной установке Лаборатории Резерфорда Эпплтона STFC, показал неожиданные результаты. Испаряющаяся вода образовывала облако пара, которое, взаимодействуя с протонным пучком, создавало магнитные поля, естественным образом фокусирующие луч.

По сравнению с экспериментами на твердых мишенях, расходимость протонного пучка уменьшилась на порядок, а эффективность возросла в 100 раз. Система стабильно работала с частотой пять импульсов в секунду на протяжении сотен выстрелов. Каждый выстрел обеспечивал дозу радиации около 40 Грей, что соответствует стандартной дозе протонной терапии – результат, ранее недостижимый для ЛПУ при такой частоте повторения.

Профессор Зигфрид Гленцер, директор отделения науки о материи высокой плотности в Национальной ускорительной лаборатории SLAC, отметил: «Эти впечатляющие результаты открывают путь к новым применениям релятивистских высокомощных лазеров в медицине, исследованиях ускорителей и инерциальном синтезе. Эта работа полностью изменила парадигму – теперь мы больше не полагаемся исключительно на симуляции».

Гриффин Гленн, аспирант Стэнфордского университета и второй автор статьи, участвовавший в разработке водяной мишени и анализе данных, подчеркнул неожиданность обнаруженного эффекта фокусировки пучка.

Протонные пучки находят широкое применение в медицине, особенно в лечении опухолей, а также в производстве микрочипов и полупроводников. Традиционные ускорители, такие как синхротроны, громоздки и ограничены в развертывании. Новая технология может сделать протонную терапию более доступной и открыть новые области применения.

Экспериментальные данные позволили команде смоделировать и лучше понять силы, стоящие за эффектом фокусировки. Предполагается, что этот подход может быть масштабирован для систем с более высокой энергией, что позволит получать еще более яркие и энергетичные протонные пучки.


Новое на сайте

20873Как Chrome и Safari мешают мошенникам красть данные? 20872Может ли один запрос взломать сервер на PHP? 20871Что скрывает критическая уязвимость GitLab с оценкой CVSS 10,0? 20870Как LiteLLM 1.107.0 превратили в ловушку для учётных данных? 20869Когда ИИ-агенты отключают контроль 20868Уязвимости Plex открыли путь майнерам и Linux-бэкдору 20867Взлом OpenCode Console: под угрозой могли оказаться ключи OpenAI, Anthropic и Google 20866Rank Math PRO: заражённое обновление оставило на сайтах самовосстанавливающийся бэкдор 20865Как исследовательские модели OpenAI обходили ограничения и присваивали чужие данные 20864Атака на BeyondTrust: шпионская группа получила доступ к серверам поддержки 20863Как пакет imgdecode превращает npm-зависимость в загрузчик вредоносного кода? 20862Как PEERSTITCH обходит проверки VPN-сессий FortiOS? 20861Что происходит, когда ИИ-агент выходит за пределы тестовой среды? 20860Как 37-летняя ошибка открыла путь к root в OpenBSD 7.9? 20859ИИ-модели для SOC: точный ответ зависит от улик
Ссылка