L’accélération des ions laser utilise des éclairs laser intenses pour chauffer les électrons d’une température solide à énorme et propulser ces particules chargées à des vitesses extrêmes. Ceux-ci ont récemment gagné du terrain pour des applications pour détruire sélectivement les cellules tumorales cancéreuses, dans le traitement des matériaux semi-conducteurs, et en raison de leurs excellentes propriétés – pour l’imagerie et les conditions pertinentes de fusion.
Des systèmes laser massifs avec plusieurs joules d’énergie lumineuse sont nécessaires pour irradier des solides à cet effet. Cela produit un éclair d’ions qui sont accélérés à des vitesses extrêmes. Ainsi, l’émulation de grands accélérateurs à million de millions de volts est possible dans l’épaisseur d’un brin de cheveux.
Ces lasers sont généralement limités à quelques éclairs par seconde pour empêcher la surchauffe et les dommages aux composants laser. Ainsi, les accélérateurs d’ions entraînés au laser sont limités aux applications démonstratives dans de grandes installations expérimentales. C’est loin des applications du monde réel qui souhaitent que les éclairs des ions à grande vitesse soient disponibles beaucoup plus fréquemment.
Les petits lasers fournissant plusieurs milliers de flashs sont systématiquement présents dans les petites laboratoires universitaires, opérant à un millième de joule d’énergie de pouls laser. Les mécanismes connus d’accélération des ions entraînés au laser prédisent que l’accélération des ions par quelques kilovolts est possible dans ces conditions. Ceci est bien en dessous des ions de plage MEV entraînés par des lasers à grande échelle. Ce compromis pose un défi fondamental dans le développement de sources d’ions avec un taux de répétition élevé.
Dans une étude récente publiée dans Recherche d’examen physiqueSv Rahul et Ratul Sabui de TIFR Hyderabad, dirigé par le professeur M Krishnamurthy, ont comblé cet écart – produisant des protons d’énergie Megavolt en utilisant quelques lasers Millijoule, répétant mille fois par seconde. Ils tirent parti d’un obstacle bien connu aux schémas d’accélération des ions laser – à savoir les impulsions préalables à leur avantage. Les pré-impulsions sont de petites éclats d’énergie laser précédant une impulsion laser intense. Ils proviennent de systèmes laser en raison de diverses imperfections. Le processus d’accélération ionique repose sur la prémisse d’une seule impulsion laser intense chauffant une cible. Cependant, les pré-impulsions modifient prématurément la surface du solide, détruisant souvent les caractéristiques fines qui leur sont présentes. Des systèmes dédiés sont souvent nécessaires pour supprimer les pré-impulsions, ajoutant à la complexité et limitant l’évolutivité. Au lieu de retirer le pré-impulsion, le groupe TIFRH démontre une méthode pour exploiter ses effets.
Dans leurs expériences, le pré-impulsion sculpte une cavité creuse dans un microdroplet liquide, créant un plasma de basse densité. Cela devient un sol fertile où les impulsions laser sont absorbées pour conduire une paire d’ondes gigantesques dans le plasma. Ces vagues ont tendance à s’effondrer rapidement lors de leur voyage, libérant des éclats d’électrons énergétiques. Ces électrons sont finalement chargés de conduire une accélération efficace des protons à des centaines de kilovolts. En fonctionnant à mille fois par seconde et en utilisant des impulsions laser à énergie Millijoule, l’approche permet une accélération efficace des ions. Sans nécessiter des intensités laser extrêmes ou une suppression du pré-impulsion parasite, cette approche ouvre la voie à des accélérateurs d’ions laser à taux de récompense à haute réévolution sur les hauts de la table de laboratoire universitaire.
Référence de la publication: Svrahul, R.Sabui et. al. Phys. Rev. Research 7, 013240 (2025)
Publication originale
Auteurs:
Sv Rahul, R. Sabui, Rmg M Trines, R. Gopal, A. Mondal, T. Siram, D. Sahu, S. Khanna, A. Robinson et M. Krishnamurthy.
Journal:
Recherche d’examen physique
Doi:
10.1103 / PhysRevResearch.7.013240
Méthode de recherche:
Étude expérimentale
Titre de l’article:
Accélération des ions à taux élevé conduit par une instabilité de désintégration à deux plasmon
Date de publication de l’article:
4-mars-2025
Uzma Shaikh
Tata Institute of Fondamental Research
uzma.shaikh@tifr.res.in
Bureau: 2222782827
Cell: 9152982513
@https: //x.com/tifRscience
Raul Sabui
Tata Institute of Fondamental Research Hyderabad
ratuls@tifrh.res.in
@https: //x.com/tifrh_buzz
Questions fréquemment posées
Quelle est l’énergie maximale des protons observée dans les expériences?
L’énergie maximale des protons observée dans les expériences est de 650 keV.
Comment la présence d’une prépulture laser affecte-t-elle les énergies ioniques?
Le prépulse au laser améliore considérablement la température de l’électrons chauds et les énergies ioniques, entraînant une augmentation de cent fois par rapport aux études précédentes.
Quelle forme se développe la cible de gouttelettes après avoir été irradiée avec le prépulse?
Après avoir été irradiée avec le prépulsion, la cible de gouttelettes développe une caractéristique concave en forme de coupe sur sa surface avant.
Source:
Eurekalert!
