นักวิทยาศาสตร์จาก Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf ในเยอรมนีได้ประสบความสำเร็จอย่างมากในการเร่งพลาสม่าด้วยเลเซอร์ โดยใช้แนวทางใหม่ พวกเขาสามารถเพิ่มพลังงานโปรตอนจากประมาณ 80 MeV เป็น 150 MeV ได้สำเร็จ ซึ่งความสำเร็จนี้แซงหน้าสถิติการเร่งโปรตอนก่อนหน้านี้อย่างมาก ทำให้เครื่องมือเลเซอร์ขนาดเล็กสามารถบรรลุระดับพลังงานที่เคยมีให้ใช้ได้เฉพาะในสถานที่ขนาดใหญ่เท่านั้น การวิจัยล่าสุดนี้คาดว่าจะช่วยส่งเสริมการพัฒนาการแพทย์และวัสดุศาสตร์ บทความที่เกี่ยวข้องได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Nature Physics เมื่อวันที่ 13 มิถุนายน
หากเปรียบเทียบกับเครื่องเร่งอนุภาคแบบเดิม เครื่องเร่งอนุภาคแบบเลเซอร์พลาสม่าจะไม่ใช้คลื่นวิทยุอันทรงพลังในการขับเคลื่อนอนุภาค แต่ใช้เลเซอร์ในการเร่งความเร็วอนุภาค อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีนี้ยังอยู่ในขั้นการวิจัย และมีเพียงระบบเลเซอร์ขนาดใหญ่พิเศษเพียงไม่กี่ระบบในโลกเท่านั้นที่สามารถเร่งความเร็วโปรตอนให้ถึงระดับพลังงาน 100 เมกะอิเล็กตรอนโวลต์ได้
Tim Ziegler หัวหน้าฝ่ายวิจัยกล่าวว่า เพื่อให้ได้พลังงานเร่งสูงที่ใกล้เคียงกันโดยใช้อุปกรณ์เลเซอร์ขนาดเล็กและพัลส์ที่สั้นกว่า พวกเขาได้ใช้ประโยชน์จากคุณลักษณะของแฟลชเลเซอร์ นั่นคือ ส่วนเล็กๆ ของเลเซอร์จะเหมือนกับ "การวิ่งล่วงหน้า" โดยกระตุ้นกลไกการเร่งความเร็วที่ซับซ้อนชุดหนึ่งในแผ่นพลาสติกพิเศษ วิธีนี้ช่วยปรับปรุงพลังงานเร่งโปรตอนของเลเซอร์ที่เรียกว่า DRACO ได้อย่างมาก
ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าก่อนหน้านี้เลเซอร์ DRACO สามารถบันทึกพลังงานการเร่งโปรตอนได้ประมาณ 80 เมกะอิเล็กตรอนโวลต์ และตอนนี้เลเซอร์สามารถบันทึกพลังงานได้ถึง 150 เมกะอิเล็กตรอนโวลต์ ซึ่งเกือบสองเท่าของพลังงานดั้งเดิม นอกจากนี้ ลำแสงอนุภาคที่เร่งได้ยังแสดงให้เห็นลักษณะเด่นของพลังงานสูงและการเคลื่อนที่ที่สม่ำเสมอ
ทีมวิจัยเชื่อว่าความก้าวหน้าครั้งนี้จะช่วยให้เครื่องเร่งอนุภาคพลาสม่าเลเซอร์ขนาดเล็กมีบทบาทสำคัญในวงการแพทย์ โดยเฉพาะในโปรแกรมการรักษาเนื้องอกที่แม่นยำ ปัจจุบัน แพทย์ส่วนใหญ่ใช้เครื่องเร่งอนุภาคขนาดใหญ่เพื่อทำการวิจัยดังกล่าว เครื่องเร่งอนุภาคขนาดใหญ่ในปัจจุบันใช้พลังงานไฟฟ้าจำนวนมาก ในขณะที่เครื่องเร่งอนุภาคพลาสม่าเลเซอร์อาจประหยัดกว่า นอกจากนี้ แฟลชเลเซอร์ยังใช้สร้างพัลส์นิวตรอนที่สั้นและเข้มข้น ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการพัฒนาทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีและการวิเคราะห์วัสดุ
Ziegler กล่าวว่าพวกเขาหวังที่จะร่วมมือกับห้องปฏิบัติการอื่นเพื่อควบคุมการเร่งความเร็วได้แม่นยำยิ่งขึ้น และบรรลุพลังงานการเร่งโปรตอนมากกว่า 200 เมกะอิเล็กตรอนโวลต์ในอนาคต
