Haces de protones con energías de gigaelectronvoltios (GeV), que antes se creían alcanzables únicamente con aceleradores de partículas masivos, pronto podrán generarse en dispositivos compactos.
Investigadores de la Universidad de Osaka han desarrollado un novedoso concepto denominado aceleración por microboquilla (MNA). Mediante el diseño de un microobjetivo con diminutas características similares a las de una boquilla y la irradiación con pulsos láser ultraintensos y ultracortos, el equipo demostró con éxito, mediante simulaciones numéricas avanzadas, la generación de haces de protones de alta calidad de clase GeV: un logro pionero a nivel mundial.
El artículo se publicó en Scientific Reports.
A diferencia de los métodos tradicionales de aceleración basados en láser, que utilizan objetivos planos y alcanzan límites de energía inferiores a 100 megaelectronvoltios (MeV), la estructura de microboquilla permite una aceleración sostenida y gradual de protones dentro de un potente campo eléctrico cuasiestático creado en el interior del objetivo. Este nuevo mecanismo permite que las energías de los protones superen 1 GeV, con una excelente calidad y estabilidad del haz.
"Este descubrimiento abre nuevas puertas a la aceleración de partículas compacta y de alta eficiencia", afirma el profesor Masakatsu Murakami, al frente de esta investigación. "Creemos que este método tiene el potencial de revolucionar campos como la energía de fusión láser, la radioterapia avanzada e incluso la astrofísica a escala de laboratorio".
El estudio, basado en simulaciones realizadas en la supercomputadora SQUID de la Universidad de Osaka, marca la primera demostración teórica de la aceleración de protones compacta de GeV utilizando blancos microestructurados.
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