Des scientifiques du centre de recherche Rossendorf à Helmholtz à Dresde, 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 à 150 mégaélectronvolts. Ce résultat dépasse de loin le précédent record d'accélération des protons et permet aux petits dispositifs laser d'atteindre, pour la première fois, des niveaux d'énergie jusqu'ici uniquement disponibles dans des installations beaucoup plus grandes. Ces dernières recherches devraient faire progresser la médecine et la science des matériaux. L'article est publié dans le 13e numéro de Nature Physics.
La nouvelle méthode augmente considérablement l'énergie d'accélération des protons par impulsions laser (image artistique). Source de l'image : Centre de recherche Helmholtz Rosen de Dresde, Allemagne
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 il n'existe que quelques très grands systèmes laser dans le monde capables d'accélérer des protons jusqu'à un niveau d'énergie de 100 MeV.
Tim Ziegler, responsable de la recherche, a expliqué que pour obtenir des énergies d'accélérateur similaires à l'aide de dispositifs laser plus petits et d'impulsions plus courtes, ils ont exploité les caractéristiques des flashs laser, c'est-à-dire qu'une petite partie du laser agit comme un « démarrage rapide » au niveau de la feuille de plastique spéciale. Une série de mécanismes d'accélération complexes sont déclenchés à l'intérieur de la feuille de plastique spéciale. Cela augmente considérablement l'énergie d'accélération des protons du laser appelé DRACO.
Les résultats de la recherche montrent que le précédent record d'énergie d'accélération des protons du laser DRACO était d'environ 80 MeV, et qu'il peut désormais atteindre 150 MeV, soit presque le double de l'original. De plus, le faisceau de particules accélérées présente les caractéristiques remarquables d'une énergie élevée et d'un mouvement uniforme.
L'équipe de recherche estime que cette avancée devrait permettre aux petits accélérateurs laser à plasma de jouer un rôle important dans le domaine médical, en particulier dans les programmes de traitement de précision des tumeurs. Les médecins s'appuient actuellement principalement sur de grands accélérateurs thérapeutiques pour mener de telles recherches. Les accélérateurs à grande échelle existants consomment d'énormes quantités d'énergie, et les accélérateurs laser à plasma pourraient être plus économiques. Les flashs laser peuvent également être utilisés pour générer des impulsions de neutrons courtes et intenses, qui sont d'une grande importance pour le développement scientifique et technologique et l'analyse des matériaux.
