Los haces de partículas cargadas, como los protones, se utilizan para responder preguntas fundamentales de física y tienen aplicaciones prácticas tanto en la terapia contra el cáncer como en el poder de fusión. Una forma de generar las partículas cargadas para tales haces era dirigiendo láseres potentes hacia láminas de metal más delgadas que un humanoEl metal libera partículas cargadas. Los procesos actuales usan láminas 100 veces más delgadas que un cabello humano, de esta manera la luz láser de alta intensidad puede conducir los electrones que golpea a velocidades cercanas a la luz.
Hasta ahora, los investigadores solo han utilizado ráfagas muy cortas de luz láser, cada una de las cuales dura un mero picosegundo. Cuando usan los pulsos, intentan minimizar la cantidad de luz de fondo para crear pulsos de luz nítidos es decir, de alto contraste.es aumentar la energía de las partículas cargadas y lograr haces en los que todas las partículas tengan energías muy similares. Los haces de energía más altos en los que se conoce exactamente la energía de cada partícula son más útiles, tanto en investigación como en medicina. Aunque los láseres pulsados tienense mostró prometedor en esta área, hasta hace poco, se desconocía el efecto de pulsos láser agudos de más de un picosegundo.
Ahora, un equipo de investigación con sede en Japón centrado en la Universidad de Osaka ha llevado a cabo un estudio más detallado sobre el uso de tales pulsos láser. Usaron pulsos agudos y ultracortos de luz láser del láser para experimentos de encendido rápido LFEXen la Universidad de Osaka. LFEX es uno de los láseres más potentes del mundo. El estudio del equipo fue publicado recientemente en la revista Nature Informes científicos .
LFEX tiene cuatro rayos láser extremadamente potentes. Los investigadores utilizaron espejos para enfocar la luz láser en un punto del tamaño de una partícula de polvo. Esta luz se dirigió a un trozo de papel de aluminio ultra delgado para generar una nube de partículas cargadas, denominado plasma. Cada rayo láser es 1018 veces más intenso que la luz solar. En general, dicha potencia intensa solo puede generarse durante un período de tiempo muy corto; un desafío subyacente por el que aún no se habían estudiado pulsos láser agudos de más de un picosegundo.
"Al cronometrar cuidadosamente el disparo de los cuatro haces, fue posible disparar cada uno en secuencia para generar pulsos más largos que de otro modo tendrían las mismas características agudas que los pulsos individuales", dice el coautor del estudio Hiroshi Azechi.
Los resultados desafían los modelos teóricos convencionales. Los investigadores descubrieron que con su luz pulsada, se necesita una luz láser 100 veces menos intensa de lo que se pensaba anteriormente para producir partículas cargadas de alta energía.
"El uso de múltiples pulsos para crear un pulso más largo calienta el plasma de electrones significativamente, lo que probablemente sea lo que hace que las partículas cargadas alcancen una energía más alta a una intensidad láser más baja", dice el primer autor Akifumi Yogo.
Comprender cómo crear haces de partículas cargadas más eficientes es una clave potencial para desarrollar una nueva generación de haces de partículas que podrían avanzar en el conocimiento de la física y proporcionar mejores herramientas de precisión en el campo médico.
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Materiales proporcionado por Universidad de Osaka . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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