گرافن و لیزر شدید یون های پرانرژی را هدایت می کنند

اوزاکا، ژاپن – شتاب یونی مبتنی بر لیزر برای ایجاد یک شتاب‌دهنده فشرده و کارآمد مبتنی بر پلاسما مورد مطالعه قرار گرفته است که برای درمان سرطان، همجوشی هسته‌ای و فیزیک انرژی بالا قابل استفاده است. محققان دانشگاه اوزاکا با همکاری محققان مؤسسه ملی علوم و فناوری کوانتومی (QST)، دانشگاه کوبه و دانشگاه ملی مرکزی در تایوان، شتاب مستقیم یونی پرانرژی را با تابش باریک‌ترین و قوی‌ترین هدف گرافنی جهان با تابش فوق‌شدید گزارش کرده‌اند. لیزر J-KAREN در موسسه علوم فوتون کانسای، QST در ژاپن. یافته های آنها در Scientific Reports منتشر شده است.

مشخص است که در تئوری شتاب یون لیزر، هدف نازک‌تری برای انرژی یونی بالاتر مورد نیاز است. با این حال، شتاب دادن مستقیم یون‌ها با رژیم هدف بسیار نازک دشوار بوده است، زیرا اجزای نویز یک لیزر شدید، اهداف را قبل از پیک اصلی پالس لیزر از بین می‌برند. استفاده از آینه‌های پلاسما که اجزای نویز را حذف می‌کنند، برای تحقق شتاب یونی کارآمد با لیزر شدید ضروری است.

بنابراین، محققان گرافن معلق با مساحت بزرگ (LSG) را به عنوان هدف شتاب یون لیزری توسعه دادند. گرافن به عنوان نازک ترین و قوی ترین ماده دو بعدی جهان شناخته می شود که برای منابع یونی لیزری مناسب است.

Wei-Yen Woon نویسنده این مطالعه توضیح می دهد: «گرافن نازک اتمی شفاف، بسیار رسانای الکتریکی و حرارتی، و وزن سبک است، در حالی که قوی ترین ماده است. تا به امروز، گرافن کاربردهای مختلفی از جمله در حمل و نقل، پزشکی، الکترونیک و انرژی داشته است. ما یکی دیگر از کاربردهای مخرب گرافن را در زمینه شتاب یون لیزری نشان می‌دهیم که در آن ویژگی‌های منحصربه‌فرد گرافن نقشی ضروری ایفا می‌کند.

تابش مستقیم اهداف LSG پروتون‌ها و کربن‌های MeV را از شدت‌های لیزر زیر نسبیتی تا نسبیتی از کنتراست کم تا شرایط کنتراست بالا بدون آینه پلاسما تولید می‌کند که به وضوح دوام گرافن را نشان می‌دهد.

یاسوهیرو کورامیتسو، سرپرست تیم تحقیق، توضیح می‌دهد: «نتایج این تحقیق برای توسعه شتاب‌دهنده‌های یونی فشرده و کارآمد برای درمان سرطان، همجوشی هسته‌ای لیزری، فیزیک انرژی بالا و اخترفیزیک آزمایشگاهی قابل استفاده است». شتاب مستقیم یون های پرانرژی بدون آینه پلاسما به وضوح نشان دهنده استحکام LSG است. ما از LSG نازک اتمی به عنوان پایه هدف برای شتاب بخشیدن به مواد دیگری که نمی توانند به تنهایی بایستند استفاده خواهیم کرد. ما همچنین شتاب یون پرانرژی را در شدت غیر نسبیتی نشان می دهیم. این به ما امکان می دهد شتاب یون لیزر را با امکانات لیزر نسبتا کوچک بررسی کنیم. علاوه بر این، حتی بدون آینه پلاسما در رژیم هدف بسیار نازک، شتاب یون پرانرژی تحقق می یابد. این یک رژیم جدید از شتاب یون مبتنی بر لیزر را باز می کند.

– این بیانیه مطبوعاتی در ابتدا در وب سایت دانشگاه اوزاکا منتشر شد