اقترحت جامعة السويد تشالمرز للتكنولوجيا وجامعة غوتنبرغ الباحثون طريقة جديدة، تضاعفت الطاقة من بروتون شعاع الليزر معجل الجسيمات. هذا الاختراق يمكن أن تجلب أجهزة أصغر حجما وأرخص، ويمكن استخدامها في العديد من التطبيقات، بما في ذلك العلاج البروتون. بروتون العلاج الورم السرطاني تضم يحيل إلى شعاع بروتون المتسارع، من خلال الإشعاع يقتل منهم. ومع ذلك، ما يلزم من معدات كبيرة جدا ومكلفة جدا، لا يوجد سوى عدد قليل من الأماكن في العالم. الحديثة العروض ليزر عالية الطاقة من إمكانات خفض حجم المعدات والتكلفة، لأنها يمكن تسريع الجسيمات على مسافة أقصر بكثير من المعجلات التقليدية: من متر إلى مستوى كيلومترا الصف.

المشكلة هي أنه، على الرغم من أن الباحثين في جميع أنحاء العالم وتكافح، ولكن الطاقة لبروتون شعاع الحالية الناتجة عن الليزر ليست كافية. ولكن الآن، وقد اقترح باحثون سويديون وسيلة جديدة لجعل تضاعفت الطاقة - وهذا هو قفزة كبيرة إلى الأمام. الأساليب القياسية تضم انبعاث نبضات الليزر إلى رقاقة معدنية رقيقة، تهمة عالية تنتج شعاع من البروتونات التفاعل. الطريقة الجديدة هو الانقسام الأول إلى قسمين أقل كثافة نبضة ليزر، والانبعاثات من زاويتين مختلفتين لاحباط في نفس الوقت. عندما اثنين من البقول التي تؤثر على احباط، احباط بحيث المجال الكهرومغناطيسي المنتجة ساخنة بكفاءة عالية. هذه التقنية، وذلك باستخدام الطرق القياسية نفس طاقة الليزر الأولي بينما إنتاج البروتونات طاقة أعلى.

• (بروكيد بارك - يتضح) ويتم إنتاج شعاع الليزر القياسية التي البروتونات انبعاث نبضات الليزر إلى رقاقة معدنية رقيقة. الطريقة الجديدة هو الانقسام الأول إلى قسمين أقل كثافة نبضة ليزر، والانبعاثات من زاويتين مختلفتين لاحباط في نفس الوقت. صورة: جامعة الين Strandqvist / تشالمرز للتكنولوجيا

هذا هو أفضل حتى من الشجاعة المرجوة تأثير، والهدف هو الوصول إلى المستوى الحالي من الطاقة المستخدمة فعلا في علاج البروتون. إمكانية المستقبل لخلق أجهزة أصغر حجما، فقط واحد على عشرة من حجمها الحالي، وبالتالي فإن المستشفيات العادية يمكن أن توفر المرضى مع العلاج البروتون. مزايا فريدة من العلاج البروتون هو قدرته على استهداف الخلايا السرطانية بدقة لقتل الخلايا السرطانية دون الإضرار الخلايا أو أجهزة السليمة المجاورة. وهكذا، وهذه الطريقة من العلاج هو ضروري لعلاج الأورام العميقة، الدماغ ورم مثلا أو العمود الفقري. وارتفاع الطاقة من شعاع بروتون، وأكثر دقة الجسم، اختراق الخلايا السرطانية. على الرغم من أن الباحثين جعلت انفراج كبير من حيث مضاعفة الطاقة من شعاع بروتون، ولكن الهدف النهائي لا يزال بعيدا جدا.

وقال أستاذ الفيزياء في جامعة تشالمرز توندي فولوب: تحتاج 10 أضعاف الطاقة للوصول إلى المستوى الحالي من أجل عميقة حقا في الجسم. واحد من طموحاتي هو لمساعدة المزيد من الناس الحصول على العلاج بروتون، ولعل هذا هو ما مدى السنوات ال 30 المقبلة، ولكن كل خطوة إلى الأمام هو المهم. مهتما تسريع البروتونات في علاج السرطان وليس فقط. أنها يمكن أن تستخدم للتحقيق وتحليل مواد مختلفة، ومخاطر المواد المشعة أصغر. ومن المهم أيضا بالنسبة لصناعة الطيران، والبروتونات الطاقة تشكل جزءا كبيرا من الأشعة الكونية، التي يمكن أن تتلف الأقمار الصناعية والمعدات الفضائية الأخرى. إنتاج البروتونات عالية الطاقة في المختبر يسمح للباحثين لدراسة كيفية حدوث هذا الضرر، وتطوير مواد جديدة لأفضل الصمود في وجه الضغوط من السفر إلى الفضاء.

تشالمرز الباحث جوليان فيري (جوليان فيري) وتوندي فولوب مع جامعة غوتنبرغ (جامعة غوتنبرغ) الزملاء البحوث الشمالية الغربية (ايفانجيلوس Siminos) معا، والتحقق منها عن طريق المحاكاة العددية جدوى الأسلوب، فإن الخطوة التالية هي التعاون مع جامعة لوند التجربة. ويجري حاليا دراسة عدة طرق لزيادة تحسين مستويات الطاقة بروتون شعاع. تخيل، في لحظة معينة، وجميع من أشعة الشمس على الأرض للتركيز على حبة الرمل، الذي لا يزال أقل من كثافة شدة شعاع الليزر التي نستخدمها، والتحدي الآن هو وضع المزيد من الطاقة ليزر تسليمها إلى بروتون، الذي دخول نتائج علمية جديدة نشرت في "الفيزياء الاتصالات."

الديباج بارك | البحوث / من: جامعة تشالمرز للتكنولوجيا

مجلة إشارة "الطبيعة" "اتصالات الفيزياء"

دوى: 10.1038 / s42005-019-0140-X

الديباج بارك | علوم والتكنولوجيا والبحوث والعلوم