近日，《物理評論快報》上發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生這種高品質高能質子束的理論，通過在現有的激光條件下使質子能量定標到百兆電子伏特，從而滿足激光質子刀治療殺死腫瘤細胞的要求。據了解，該項研究目前已經得到了中科院先導B類專項、國家重點研發計劃及國家自然科學基金等項目的支持。
據稱，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、準單能的高品質質子束，質子能譜峰能量達到9MeV，峰值流強高達3×1012 protons/MeV/sr，成為可以殺死腫瘤細胞而保護健康細胞的激光質子束。
圓偏振拍瓦超強超短激光驅動的無碰撞激波加速高品質質子束的示意圖
事實上，高能質子束在物質中傳輸時具有獨特的布拉格峰，簡單來說就是質子在傳輸過程中損失能量一般很少，經過一段傳輸距離后，質子束的大部分能量主要沉積在末端。因此這一特性應用在治療體內癌癥時，有效利用位于末端的高能量殺死癌細胞的同時很好地保護健康細胞。其實基于傳統加速器的質子刀腫瘤治療在國內外都已取得很大進展。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動加速形成高品質質子束，由于其加速梯度（單位長度內粒子獲得的能量）遠大于傳統加速器，大大縮小加速器規模，從而有望減少治療成本，成為新一代治療癌癥質子手術刀，這項研究結果也代表著激光驅動的質子刀方案向前邁出了關鍵一步。
據了解，此項超強超短激光驅動產生的超短脈沖、高品質高能質子束還可應用于質子照相與材料檢測、激光核聚變快點火、實驗室天體物理、激光核物理和核醫學等方面的研究。
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