بر اساس پژوهشی که توسط متوآکی ناکاتسوتسامی از دانشگاه اوساکا در ژاپن و تیمی بین‌المللی از همکارانش انجام شده، میدان‌های مغناطیسی که توسط الکترون‌ها تولید می‌شوند انرژی‌های پرتوهای پروتونیِ لیزررانده را می‌گیرند.

پرتوهای پروتونی با انرژی بالا، از مطالعات بینادین فیزیک ذرات گرفته تا ازبین بردن تومورها در بیماران سرطانی کاربرد دارند. استفاده از شتاب‌دهنده‌های ذرات راهی سنتی برای تولید پرتوهای پرتونی است؛ اما این ابزارها بزرگ‌تر و گران‌تر هستند.

میدان غلاف الکتریکی

راه حل دیگر، شلیک پالس‌های لیزری پرقدرت به یک هدف جامدِ نازک است که سبب می‌شود الکترون‌ها به دور از اتم‌هایشان رانده شده و «میدان غلاف» الکتریکی بسیار عظیمی را ایجاد کنند. این میدان می‌تواند باعث شتاب گرفتن پروتون‌های مجاور شده و پرتوهای پرانرژی ایجاد کند. تا همین اواخر فرض بر آن بود که انرژی این پرتوها را بتوان با افزایش شدت پالس‌ها تا مقادیر بالاتر ارتقاء داد.

ناکاتسوتسامی و همکارانش این نکته را خاطر نشان کرده‌اند که یک حد بالا برای انرژی پروتون وجود دارد. آن‌ها یک اثر مغناطش دیده‌نشده را کشف کرده‌اند که می‌توان آن را بر روی ترمزها اعمال کرد.

آن‌گونه که ناکاتسوتسامی توضیح می‌دهد: «متاسفانه، الکترون‌ها که قادرند غلاف بسازند، جریان نیز تولید می‌کنند که به میدان مغناطیسی منتهی می‌شود. این مغناطش تمام این فرآیند را با به تله انداختن الکترون‌ها در سطح هدف به خطر می‌اندازد، درحالی‌که پروتون‌ها به دور از غلاف رانده می‌شوند». این پژوهش‌گران دریافتند که در بالاتر از یک شدت لیزری حدود ۱۰^۲۱ وات در سانتی‌متر مربع، پروتون‌های منحرف شده شروع به از دست دادن انرژی می‌کنند؛ اثری که تنها با تقویت بیشترِ شدت لیزر قابل مشاهده است.

اثرات نامطلوب

تیم ناکاتسوتسامی اندازه‌گیری‌هایی را پیشنهاد داده‌اند که توانسته اثرات نامطلوب این میدان مغناطیسی را کاهش دهد. آن‌ها استفاده از پالس‌های لیزری بسیار کوتاه و مواد هدف نازک‌تر را پیشنهاد داده‌اند. هرچند بنظر می‌رسد این اندازه‌گیری‌ها هزینه‌بر باشند و بهبود زیادی را حاصل نکنند. به گفته‌ی محققان، پژوهش بیشتری برای کمینه کردن اثرات ناخواسته انجام خواهد شد.

این تحقیق در مجله ارتباطات نیچیر به چاپ رسیده است.

منبع: