Радиационное трение может неестественно ускорять электроны в плазме
Учеными предложен новый метод, связанный с ускорением ионов в лазерной плазме, путем генерации сверхсильных квазистатических электрических полей. Полученные результаты работы очень важны для медицины, особенно протонной терапии, как современный метод эффективного лечения заболеваний онкологического характера. Опубликована статья на страницах издания Scientific Reports, представителями международного коллектива физиков, с участием российских ученых.
Используемая при лечении онкологических заболеваний ионизирующая радиация, губительна не только опухоли, но для окружающих здоровых тканей. Данный факт ограничивает требуемую от пучка гамма-лучей мощность, используемую при радиотерапии. Во время лечения выгоднее применение протоны. Точно фокусируемый на опухоли пучок протонов не наносит повреждений окружающим здоровым тканям.
Но для получения таких пучков, необходимо применение дорогостоящего ускорителя заряженных частиц. Данный факт заставляет многие университеты мира работать над поиском альтернативных методов генерации, активирующих пучки, состоящие из сверхбыстрых заряженных частиц. Одним из альтернативных вариантов выбран способ применения лазерного ускорителя.
Ученые исследовали, как распространяется в плазме поток сверхсильного лазерного импульса. В электромагнитном поле, мощностью несколько петаватт и выше, электронами проводится очень интенсивное излучение. «Отдача» от такого излучения, активирует силу радиационного трения, определяющую движение электронов совместно с силой Лоренца. При этом физики обнаружили интересный эффект, при замедлении силой радиационного трения движения электронов в плоскости, которая перпендикулярна направлению распространяемого лазерного луча, происходит ускорение движения электронов, направленное вперед. Получается, что сила помогает эффективному разделению в плазме зарядов, а так же усиливает возникающие при этом продольные электрические поля.
Используемая при лечении онкологических заболеваний ионизирующая радиация, губительна не только опухоли, но для окружающих здоровых тканей. Данный факт ограничивает требуемую от пучка гамма-лучей мощность, используемую при радиотерапии. Во время лечения выгоднее применение протоны. Точно фокусируемый на опухоли пучок протонов не наносит повреждений окружающим здоровым тканям.
Но для получения таких пучков, необходимо применение дорогостоящего ускорителя заряженных частиц. Данный факт заставляет многие университеты мира работать над поиском альтернативных методов генерации, активирующих пучки, состоящие из сверхбыстрых заряженных частиц. Одним из альтернативных вариантов выбран способ применения лазерного ускорителя.
Ученые исследовали, как распространяется в плазме поток сверхсильного лазерного импульса. В электромагнитном поле, мощностью несколько петаватт и выше, электронами проводится очень интенсивное излучение. «Отдача» от такого излучения, активирует силу радиационного трения, определяющую движение электронов совместно с силой Лоренца. При этом физики обнаружили интересный эффект, при замедлении силой радиационного трения движения электронов в плоскости, которая перпендикулярна направлению распространяемого лазерного луча, происходит ускорение движения электронов, направленное вперед. Получается, что сила помогает эффективному разделению в плазме зарядов, а так же усиливает возникающие при этом продольные электрические поля.
