近日，《物理評論快報》上發(fā)布了一項激光治療腫瘤的研究成果。具體研究稱，將利用無碰撞激波的加速機制可以產(chǎn)生這種高品質(zhì)高能質(zhì)子束的理論，通過在現(xiàn)有的激光條件下使質(zhì)子能量定標(biāo)到百兆電子伏特，從而滿足激光質(zhì)子刀治療殺死腫瘤細(xì)胞的要求。據(jù)了解，該項研究目前已經(jīng)得到了中科院先導(dǎo)B類專項、國家重點研發(fā)計劃及國家自然科學(xué)基金等項目的支持。
據(jù)稱，在研究中，科研人員利用圓偏振拍瓦級超強超短激光脈沖轟擊納米厚度薄膜靶，獲得了大流強、準(zhǔn)單能的高品質(zhì)質(zhì)子束，質(zhì)子能譜峰能量達(dá)到9MeV，峰值流強高達(dá)3×1012 protons/MeV/sr，成為可以殺死腫瘤細(xì)胞而保護(hù)健康細(xì)胞的激光質(zhì)子束。
圓偏振拍瓦超強超短激光驅(qū)動的無碰撞激波加速高品質(zhì)質(zhì)子束的示意圖
事實上，高能質(zhì)子束在物質(zhì)中傳輸時具有獨特的布拉格峰，簡單來說就是質(zhì)子在傳輸過程中損失能量一般很少，經(jīng)過一段傳輸距離后，質(zhì)子束的大部分能量主要沉積在末端。因此這一特性應(yīng)用在治療體內(nèi)癌癥時，有效利用位于末端的高能量殺死癌細(xì)胞的同時很好地保護(hù)健康細(xì)胞。其實基于傳統(tǒng)加速器的質(zhì)子刀腫瘤治療在國內(nèi)外都已取得很大進(jìn)展。由于成本十分昂貴難以普及。此次，圓偏振拍瓦超強超短激光驅(qū)動加速形成高品質(zhì)質(zhì)子束，由于其加速梯度（單位長度內(nèi)粒子獲得的能量）遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)加速器，大大縮小加速器規(guī)模，從而有望減少治療成本，成為新一代治療癌癥質(zhì)子手術(shù)刀，這項研究結(jié)果也代表著激光驅(qū)動的質(zhì)子刀方案向前邁出了關(guān)鍵一步。
據(jù)了解，此項超強超短激光驅(qū)動產(chǎn)生的超短脈沖、高品質(zhì)高能質(zhì)子束還可應(yīng)用于質(zhì)子照相與材料檢測、激光核聚變快點火、實驗室天體物理、激光核物理和核醫(yī)學(xué)等方面的研究。
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