Výsledky této práce mají velký význam pro medicínu, zejména pro protonovou terapii, co se týče léčení onkologických chorob. Vědecký článek je zveřejněn v prestižním vědeckém časopisu Scientific Reports.
Jak víme, existují tři základní metody léčení onkologických chorob: chirurgický zásah, chemioterapie a ozářování (radioterapie). Poslední představuje působení ionizujícího záření, což je zhoubné nejen pro nádor, ale i pro vedlejší zdravé tkáně. Právě to omezuje výkon svazku gama paprsků, které se používají při radioterapii.V tom smyslu je výhodněji používat protony. Díky relativně velké hmotnosti protony zažívají jenom nevelké zasíjení v tkáních a rozsah délky jejich probíhání je velice malý. Proto svazek protonů se dá velmi přesně zaostřit směrem k nádoru bez poškození okolních zdravých tkání.
Ale k vytváření svazky protonů je potřebný urychlovač nabitých částic. Je to velice drahé a vícetunové zařízení. Tak například synchrocyklotron terapeutického centra ve městě Orse (Francie) má celkovou hmotnost 900 tun. Proto ve mnohých světových univerzitách se pracuje s alternativními metodami generace svazků velice rychlých nabitých částic. Jedno z nich spočívá na použití laserového urychlovače.
Laserové urychlovače nabitých částic jsou v podstatě kompaktnější a levnější ve srovnání s obyčejnými cyklotrony a synchrotrony, ale kvalita svazků, které se vytváří jejich pomocí, zatím není dostatečná pro většinu praktických užití kvůli velkému rozhození energií protonů a nedostatečnému výkonu. V dnešní době se zahájil skutečný závod za novými metodami laserového urychlení: vytvoření protonového svazku s energetickým výkonem 100 až 200 MV a rozhozením, které nepřekračuje několik procent, což by objevilo nové období v laserové medicíně.
Podle slov vědců Moskevského inženýrského fyzického ústavu teorie, kterou rozpracovali, bude přispívat vývoji nových metod laserového urychlení. „Při práci jsme teoreticky předpověděli a ukázali pomocí číselného modelování dost paradoxní na první pohled účinek: síla radiačního tření, která působí na nabité částice a které vyzařují elektromagnetické vlny, může přispívat jejich urychlení," sdělil docent katedry teoretické jaderné fyziky Moskevské inženýrské fyzické univerzity a vědecký pracovník ústavu Extreme Light Infrastructure Beamlines (Česká republika) Jevgenij Gelfer.
U obyčejných mechanických systémů síly tření vždy způsobují ztrátu kinetické energie a zpomalení uspořádaného pohybování. Síla radiačního tření funguje zvláštním způsobem, vzniká v důsledku přesunu energie vnějšího pole (v tomto případě laserového) do energie kvant velice vysoké frekvence. Pracovním tělem, který uskutečňuje tento přenos, je elektron a během přenosu energie z jedné nádrže do druhé sám se dokáže zpomalit nebo urychlit.„My jsme prozkoumali rozšíření velice silného laserového impulzu ve plazmě. V elektromagnetických polích o výkonu několika petavatů a více (1 PW=1 015 W, pro srovnání výkon největší elektrárny ve světě — 22 500 MW, t.j. cca 50 000 krát méně) elektrony natolik intenzivně vyzařují, že se jejich pohybování určuje nejen Lorentzovou sílou, ale i sílou radiačního tření, která vzniká v důsledku vrácení během záření. Přičemž poslední dokonce může převyšovat Lorentzovou sílu ve velikosti. My jsme ukázali, že přitom zpomalení elektronů v důsledku radiačního tření v rovině, která je kolmá ve směru šíření laserového paprsku, vyvolává jejich silnější urychlení dopředu. Takovým způsobem to přispívá efektivnějšímu rozdělení nábojů ve plazmě a zesílení podélného elektrického pole, které přitom vzniká. Právě toto pole vyvolává urychlení iontů, proto výsledek, který jsme dosáhli, může přispět k získání iontových svazků vyšší kvality," říká Jevgenij Gelfer.
Všechny komentáře
Ukázat méně komentářů (0)
Odpovědět(Ukázat komentářSkrýt komentář)