Les faisceaux de protons avec des énergies Giga-Electron-volt (GEV) – une fois considéré comme réalisable uniquement avec des accélérateurs de particules massifs – peuvent bientôt être générés dans des configurations compactes grâce à une percée par les chercheurs de l'Université d'Osaka.
Une équipe dirigée par le professeur Masakatsu Murakami a développé un nouveau concept appelé Micronozzle Accélération (MNA). En concevant un microt-cible avec de minuscules caractéristiques de type buse et en l'irradant avec des impulsions laser ultraintense et ultra-terrasse, l'équipe a démontré avec succès – à travers des simulations numériques avancées – la génération de faisceaux de protons de classe GEV de haute qualité: une réussite mondiale.
L'article, « Génération de faisceaux de protons Giga-Electron-Volt par accélération de micronozle, » a été publié dans Rapports scientifiques.
Contrairement aux méthodes d'accélération traditionnelles basées sur le laser qui utilisent des cibles plates et atteignent des limites d'énergie inférieures à 100 méga-électrons-volt (MEV), la structure de micronozle permet une accélération soutenue et étapes des protons dans un puissant champ électrique quasi-statique créé à l'intérieur de la cible. Ce nouveau mécanisme permet aux énergies de protons de dépasser 1 GEV, avec une excellente qualité de faisceau et une stabilité.
« Cette découverte ouvre une nouvelle porte pour l'accélération compacte des particules à haute efficacité, » dit le professeur Murakami. « Nous pensons que cette méthode a le potentiel de révolutionner des domaines tels que l'énergie de fusion laser, la radiothérapie avancée et même l'astrophysique à l'échelle du laboratoire. »
Les implications sont larges:
- Énergie: soutient les schémas d'allumage rapides dans la fusion nucléaire axée sur le laser.
- Médecine: Active des systèmes plus compacts et précis pour la thérapie par cancer des protons.
- Science fondamentale: crée des conditions pour simuler des environnements astrophysiques extrêmes et sonde la matière sous des champs magnétiques ultra-forts.
L'étude, basée sur des simulations effectuées sur le supercalculateur de calmar à l'Université d'Osaka, marque la toute première démonstration théorique de l'accélération compacte du proton GEV à l'aide de cibles microstructurées.
