독일 드레스덴 헬름홀츠에 있는 로센도르프 연구 센터의 과학자들은 레이저 플라스마 가속에서 상당한 진전을 이루었습니다. 그들은 혁신적인 방법을 사용하여 양성자 에너지를 약 80에서 150메가 전자 볼트로 증가시키는 데 성공했습니다. 이 결과는 양성자 가속에 대한 이전 기록을 획기적으로 능가하며, 소형 레이저 장치가 지금까지 훨씬 더 큰 시설에서만 가능했던 에너지 수준을 처음으로 달성할 수 있게 해줍니다. 최신 연구는 의학과 재료 과학을 발전시킬 것으로 기대됩니다. 이 논문은 Nature Physics의 13번째 호에 게재되었습니다.
새로운 방법은 레이저 펄스를 통한 양성자 가속 에너지를 크게 증가시킵니다(예술적 이미지). 이미지 출처: 헬름홀츠 로젠 연구 센터 드레스덴, 독일
전통적인 가속기와 비교했을 때, 레이저 플라즈마 가속기는 입자를 추진하기 위해 강력한 전파에 의존하지 않고 레이저를 사용하여 입자를 가속합니다. 그러나 이 기술은 현재 연구 단계에 있으며, 양성자를 100 MeV의 에너지 레벨로 가속할 수 있는 매우 큰 레이저 시스템은 전 세계적으로 몇 개뿐입니다.
연구 책임자인 팀 지글러는 더 작은 레이저 장치와 더 짧은 펄스를 사용하여 유사한 높은 가속기 에너지를 달성하기 위해 레이저 플래시의 특성을 활용했다고 말했습니다. 즉, 레이저의 작은 부분이 A에서 "점프 스타트"처럼 작동합니다. 일련의 복잡한 가속 메커니즘이 특수 플라스틱 호일 내에서 트리거됩니다. 이것은 DRACO라고 하는 레이저의 양성자 가속 에너지를 크게 증가시킵니다.
연구 결과에 따르면 DRACO 레이저의 이전 양성자 가속 에너지 기록은 약 80MeV였으며, 현재는 원래의 두 배에 가까운 150MeV에 도달할 수 있습니다. 게다가 가속 입자 빔은 고에너지와 균일한 운동이라는 놀라운 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. 의사들은 현재 이러한 연구를 수행하기 위해 주로 대형 치료용 가속기에 의존하고 있습니다. 기존의 대형 가속기는 엄청난 양의 전력을 소모하고 레이저 플라즈마 가속기는 더 경제적일 수 있습니다. 레이저 플래시는 또한 짧고 강렬한 중성자 펄스를 생성하는 데 사용될 수 있으며, 이는 과학 기술 개발과 재료 분석에 큰 의미가 있습니다.
