독일 헬름홀츠-젠트룸 드레스덴-로센도르프의 과학자들은 레이저 플라스마 가속에서 상당한 진전을 이루었습니다. 그들은 혁신적인 방법을 사용하여 양성자 에너지를 약 80MeV에서 150MeV로 성공적으로 증가시켰습니다. 이 성과는 이전의 양성자 가속 기록을 크게 능가하여 소형 레이저 장치가 지금까지 대규모 시설에서만 가능했던 에너지 수준을 달성할 수 있게 되었습니다. 최신 연구는 의학 및 재료 과학의 발전을 촉진할 것으로 기대됩니다. 관련 논문은 13일 Nature Physics 저널에 게재되었습니다.
전통적인 가속기와 비교했을 때, 레이저 플라즈마 가속기는 강력한 전파에 의존하여 입자를 구동하지 않고 레이저를 사용하여 입자를 가속합니다. 그러나 이 기술은 현재 연구 단계에 있으며, 세계에서 소수의 초대형 레이저 시스템만이 양성자를 100메가전자볼트의 에너지 레벨로 가속할 수 있습니다.
연구 책임자인 팀 지글러는 더 작은 레이저 장비와 더 짧은 펄스를 사용하여 유사한 높은 가속기 에너지를 달성하기 위해 레이저 플래시의 특성을 활용했다고 말했습니다. 즉, 레이저의 작은 부분이 "선제적 실행"과 같아 특수 플라스틱 호일에서 일련의 복잡한 가속 메커니즘을 트리거합니다. 이는 DRACO라고 하는 레이저의 양성자 가속 에너지를 크게 향상시킵니다.
결과에 따르면 DRACO 레이저의 양성자 가속 에너지에 대한 이전 기록은 약 80메가 전자볼트였고, 현재는 원래의 두 배에 가까운 150메가 전자볼트에 도달할 수 있습니다. 게다가 가속 입자 빔은 고에너지와 균일한 운동의 우수한 특성을 보여줍니다.
연구팀은 이 획기적인 발견을 통해 소형 레이저 플라즈마 가속기가 의료 분야, 특히 정밀 종양 치료 프로그램에서 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 기대한다고 생각합니다. 현재 의사들은 이러한 연구를 수행하기 위해 주로 대형 치료 가속기에 의존합니다. 기존의 대형 가속기는 많은 전기를 소모하는 반면, 레이저 플라즈마 가속기는 더 경제적일 수 있습니다. 레이저 플래시는 또한 짧고 강렬한 중성자 펄스를 생성하는 데 사용될 수 있으며, 이는 과학 기술 개발과 물질 분석에 큰 의미가 있습니다.
지글러는 앞으로는 다른 연구실과 협력해 가속도를 더욱 정밀하게 제어하고 200메가전자볼트가 넘는 양성자 가속 에너지를 달성하기를 바란다고 말했다.
