p Uma equipe de pesquisa baseada no Japão, liderada pela Universidade de Osaka, demonstrou múltiplas agulhas, pulsos de laser ultracurtos que prometem novos tipos de sistemas de feixe de prótons potencialmente úteis em áreas como o tratamento do câncer. Ao combinar os pulsos para criar pulsos mais longos com eficácia, partículas carregadas de alta energia podem ser produzidas em intensidades de laser 100 vezes menos do que o previsto por modelos teóricos anteriores. Essas descobertas fornecem insights sobre a construção de instalações de vigas mais eficientes. p Feixes de partículas carregadas, como prótons, são usados ​​para responder a questões fundamentais da física e têm aplicações práticas na terapia do câncer e na energia de fusão. Uma maneira de gerar as partículas carregadas para esses feixes era direcionando lasers poderosos para folhas de metal mais finas do que um fio de cabelo humano. O metal então libera partículas carregadas. Os processos atuais usam folhas 100 vezes mais finas do que um fio de cabelo humano - dessa forma, a luz laser de alta intensidade pode levar os elétrons que atinge a velocidades próximas à da luz.

p Os pesquisadores até agora usaram apenas rajadas muito curtas de luz laser, cada um durando um mero picossegundo. Ao usar os pulsos, eles tentam minimizar a quantidade de luz de fundo para criar nitidez (ou seja, alto contraste) pulsos de luz. O objetivo é aumentar a energia das partículas carregadas e obter feixes em que todas as partículas tenham energias muito semelhantes. Feixes de energia mais alta em que a energia de cada partícula é conhecida exatamente são mais úteis, tanto na pesquisa quanto na medicina. Embora os lasers pulsados ​​tenham se mostrado promissores nesta área, até recentemente, o efeito dos pulsos de laser nítidos mais longos do que um picossegundo eram desconhecidos.

p Agora, uma equipe de pesquisa baseada no Japão e centrada na Universidade de Osaka realizou um estudo mais detalhado sobre o uso de tais pulsos de laser. Eles usaram afiado, pulsos ultracurtos de luz laser do Laser para Experimentos de Ignição Rápida (LFEX) na Universidade de Osaka. LFEX é um dos lasers mais poderosos do mundo. O estudo da equipe foi publicado recentemente na revista Nature Relatórios Científicos .

p O LFEX possui quatro feixes de laser extremamente poderosos. Os pesquisadores usaram espelhos para focar a luz do laser até um ponto do tamanho de uma partícula de poeira. Esta luz foi direcionada a um pedaço ultrafino de folha de alumínio para gerar uma nuvem de partículas carregadas, referido como um plasma. Cada feixe de laser é 1018 vezes mais intenso que a luz solar. Geralmente, tal poder intenso só pode ser gerado por um período de tempo muito curto; um desafio subjacente ao motivo pelo qual os pulsos de laser nítidos mais longos do que um picossegundo ainda não haviam sido estudados.

p "Ao cronometrar cuidadosamente o disparo dos quatro feixes, foi possível dispararmos efetivamente cada um em sequência para gerar pulsos mais longos que, de outra forma, teriam as mesmas características nítidas de pulsos únicos, "diz o co-autor do estudo Hiroshi Azechi.

p Os resultados desafiam os modelos teóricos convencionais. Os pesquisadores descobriram que, com sua luz pulsada, Uma luz laser 100 vezes menos intensa do que se pensava ser necessária para produzir partículas carregadas de alta energia.

p "Usar vários pulsos para criar um pulso mais longo aquece o plasma de elétrons significativamente, o que é provavelmente o que faz com que as partículas carregadas alcancem uma energia mais alta com uma intensidade de laser mais baixa, "diz o primeiro autor Akifumi Yogo.

p Entender como criar feixes de partículas carregadas mais eficientes é uma chave em potencial para o desenvolvimento de uma nova geração de feixes de partículas que podem avançar o conhecimento da física e fornecer ferramentas de melhor precisão na área médica.