Uma flecha passando por uma maçã, contribui para uma visão explosiva espetacular em câmera lenta. De forma similar, íons energéticos que passam por gotículas de líquido induzem ondas de choque, que pode fragmentar as gotas.

Em um estudo publicado em The European Physical Journal D , Eugene Surdutovich da Oakland University, Rochester, Michigan, EUA com seus colegas do MBN Research Center, Frankfurt, A Alemanha propôs uma solução para observar as ondas de choque induzidas por íons previstas. Eles acreditam que podem ser identificados observando a maneira como os íons que chegam fragmentam as gotículas de líquido em várias gotículas menores. A descoberta de tais ondas de choque mudaria nossa compreensão da natureza dos danos da radiação com íons ao tumor cancerígeno. Isso é importante para a otimização da terapia do câncer por feixe de íons, que requer uma compreensão completa da relação entre as características físicas do feixe de íons de entrada e seus efeitos nos tecidos biológicos.

Na medicina nuclear, feixes de íons - usando prótons e íons de carbono - têm sido usados ​​clinicamente no tratamento de radioterapia de tumores cancerígenos desde a década de 1990. Ao contrário dos raios X, sua capacidade de penetrar no corpo e liberar um pico de energia proporcional à energia dos íons que chegam em um local desejado os torna ideais para alvejar tumores profundamente implantados.

As ondas de choque previstas contribuem significativamente para o dano termomecânico deliberadamente infligido ao tecido tumoral. Especificamente, o fluxo coletivo intrínseco às ondas de choque ajuda a propagar espécies reativas biologicamente prejudiciais, como radicais livres, decorrentes dos íons. Este mecanismo aumenta o volume de células tumorais expostas a espécies reativas.

Na presença de ondas de choque, os autores mostram que, dentro de 100 picossegundos, uma gota atingida por um íon se fragmenta em gotas muito menores se seu raio estiver entre 30 e 1000 nanômetros. Este trabalho sugere uma maneira de observar diretamente essas ondas de choque experimentalmente.