Исследование, основанное на передовом численном моделировании, выполненном на суперкомпьютере SQUID в Университете Осаки, знаменует собой первую в истории теоретическую демонстрацию компактного ускорения протонов на уровне ГэВ с использованием микроструктурированных мишеней.

В отличие от традиционных методов ускорения на основе лазера, которые используют плоские мишени и достигают пределов энергии ниже 100 МэВ, структура микросопла обеспечивает надежное, поэтапное ускорение протонов в мощном квазистатическом электрическом поле, созданном внутри мишени. Новый механизм обеспечивает повышение энергии протонов свыше 1 ГэВ при превосходном качестве и стабильности пучка.

Возможности применения компактного протонного ускорителя довольно широки, утверждает Phys: энергетика, в частности, управляемый термоядерный синтез; медицина, в частности, оборудование для протонной терапии онкологических заболеваний; фундаментальная наука, в частности, моделирование экстремальных астрофизических сред и исследование вещества в сверхсильных магнитных полях.

«Это открытие обеспечивает новые возможности для компактного, высокоэффективного ускорения частиц, — сказал Мураками. — Мы считаем, что этот метод способен совершить революцию в таких областях, как лазерная термоядерная энергия, передовая радиотерапия и даже лабораторная астрофизика».

Итальянские ученые провели первые клинические процедуры с использованием протонной дуговой терапии (PAT), протестировав новую технологию на девяти пациентах с раком. PAT, в отличие от существующих методов, обеспечивает более точное облучение опухоли за счет использования траектории дуги и большего количества углов пучка.