Asztali lézerciklotron<br/>

A Michigani Egyetem kutatói új eljárást dolgoztak ki ionok gyorsítására: a berendezésben a hagyományos ciklotronok rádiófrekvenciás elektromos terének szerepét egy asztali lézer intenzív fénynyalábja vette át. Az új technikával az ionok adott energiára való gyorsítása csaknem milliomodrész akkora távolságon érhető el, mint a ciklotronokban hatalmas elektromágnesekkel körpályára terelt ionoké.

Az eredmény alapján elsősorban a mikroelektronikai gyártástechnológia, továbbá a klinikai gyakorlatban a sugárterápia számára építhetők majd olcsóbb és kisebb gyorsítók. (Ernest O. Lawrence, aki csaknem hetven éve megépítette az első ciklotront, maga is alkalmazta azt rákbeteg édesanyjának kezelésében.)
A Donald Umstadter professzor vezette kutatócsoportnak az év elején már sikerült héliumionokat lézernyalábbal felgyorsítani. Az akkori kísérlet szépséghibája volt azonban, hogy az ionok a lézernyalábra merőleges irányba gyorsultak, és nem álltak össze egy kellően fókuszált nyalábbá. "A különféle gázokkal végzett kísérletek hiányosságai egyre nyilvánvalóbbá tették, hogy talán szerencsésebb lenne szilárd céltárggyal kísérleteznünk" - mondta Umstadter. Most a gázt alumíniumfóliával helyettesítve sikerült is jól összetartott, a lézersugár irányába haladó ionnyalábot létrehozniuk.

Az acél vákuumkamrába zárt kísérleti berendezésben a zöld lézersugarat parabolatükör fókuszálja az alumíniumfóliára. A keletkező plazma felgyorsított ionjait a hátul levő detektor érzékeli

A többlépcsős gyorsítási folyamatban a lézerfény nagy erejű oszcilláló elektromos tere először az ionoknál jóval könnyebb elektronokat gyorsítja fel. Ezek maguk mögött hagyják a pozitív ionokat, amelyek így egy állandó elektrosztatikus teret hoznak létre, amely a kondenzátoréhoz hasonló. Ez az utóbbi az, amely a fólia felületéből kiszakadó protonokat felgyorsítja. A protonok a lézernyaláb beesési szögétől függetlenül a fólia felületére merőleges irányban gyorsulnak: mindenegyes lézerimpulzus több mint tízmilliárd protont szabadít ki, igen rövid időtartamú, pikoszekundumos (10¹² másodperces) impulzusokban.
Hasonló lézeres gyorsításról számolt be a Lawrence-Livermore Nemzeti Laboratórium egy kutatócsoportja is, ám mint Umstadter rámutatott, az általuk használt lézer (a világ legnagyobb teljesítményű berendezése, a Petawatt) nem asztali, hanem épületnyi méretű volt. Mintegy ezerszeres teljesítményével azonban mindössze tízszer akkora energiát értek el, mint a michigani kutatók a valóban egy asztalon is elférő, a kórházi gyakorlatban is alkalmazható berendezéssel. Az asztali gyorsító egy további előnye a vele előállítható szűk, jól kollimált ionnyaláb, amelynek átmérője ezerszer kisebb a Livermore-inál vagy a hagyományos ciklotronokkal elérhetőnél. Ez az orvosi gyakorlatban azt jelenti, hogy kisebb sejtcsoportok célozhatók meg vele, s így a még kezdeti szakaszban levő, kicsiny daganatok is kezelhetők.

(Élet és Tudomány)

Ajánló:

A hivatalos sajtóanyag a Michigani Egyetem honlapjáról.