Des scientifiques du centre Helmholtz de Dresde-Rossendorf en Allemagne ont réalisé des progrès considérables dans le domaine de l'accélération laser plasma. Grâce à une méthode innovante, ils ont réussi à augmenter l'énergie des protons d'environ 80 MeV à 150 MeV. Cette performance a largement dépassé le précédent record d'accélération des protons, permettant ainsi à de petits dispositifs laser d'atteindre des niveaux d'énergie jusqu'alors uniquement disponibles dans des installations de plus grande taille. Ces dernières recherches devraient favoriser le développement de la médecine et de la science des matériaux. L'article correspondant a été publié dans la revue Nature Physics le 13.
Par rapport aux accélérateurs traditionnels, les accélérateurs laser à plasma ne s'appuient pas sur de puissantes ondes radio pour propulser les particules, mais utilisent des lasers pour accélérer les particules. Cependant, cette technologie est actuellement au stade de la recherche, et seuls quelques systèmes laser ultra-grands au monde peuvent accélérer des protons à un niveau d'énergie de 100 mégaélectronvolts.
Tim Ziegler, responsable de la recherche, a expliqué que pour obtenir des énergies d'accélérateur similaires à l'aide d'un équipement laser plus petit et d'impulsions plus courtes, ils ont exploité les caractéristiques des flashs laser, c'est-à-dire qu'une petite partie du laser fonctionne comme une « course préventive », déclenchant une série de mécanismes d'accélération complexes dans une feuille de plastique spéciale. Cela améliore considérablement l'énergie d'accélération des protons du laser appelé DRACO.
Les résultats montrent que le précédent record d'énergie d'accélération des protons du laser DRACO était d'environ 80 mégaélectronvolts, et qu'il peut désormais atteindre 150 mégaélectronvolts, soit presque le double de l'original. De plus, le faisceau de particules accélérées présente d'excellentes caractéristiques de haute énergie et de mouvement uniforme.
L'équipe de recherche estime que cette percée devrait permettre aux petits accélérateurs laser plasma de jouer un rôle important dans le domaine médical, en particulier dans les programmes de traitement de précision des tumeurs. Actuellement, les médecins s'appuient principalement sur de grands accélérateurs thérapeutiques pour mener à bien ce type de recherches. Les grands accélérateurs existants consomment beaucoup d'électricité, tandis que les accélérateurs laser plasma peuvent être plus économiques. Les flashs laser peuvent également être utilisés pour produire des impulsions de neutrons courtes et intenses, qui sont d'une grande importance pour le développement scientifique et technologique et l'analyse des matériaux.
Ziegler a déclaré qu'ils espèrent coopérer avec d'autres laboratoires pour contrôler l'accélération avec plus de précision et atteindre une énergie d'accélération des protons de plus de 200 mégaélectronvolts à l'avenir.
