Le graphène et un laser intense ouvrent la porte à l’extrême


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  • L’accélération des ions par laser a été étudiée pour développer un accélérateur à plasma compact et efficace, applicable au traitement du cancer, à la fusion nucléaire et à la physique des hautes énergies. Des chercheurs de l’Université d’Osaka, en collaboration avec des chercheurs des Instituts nationaux de science et technologie quantiques (QST), de l’Université de Kobe et de l’Université centrale nationale de Taïwan, ont rapporté une accélération énergétique directe des ions en irradiant la cible de graphène la plus fine et la plus solide au monde avec l’ultra-intense Laser J-KAREN au Kansai Photon Science Institute, QST au Japon. Leurs découvertes sont publiées dans Springer Nature, Rapports scientifiques.

    Il est connu qu’une cible plus mince est nécessaire pour une énergie ionique plus élevée dans la théorie de l’accélération des ions laser. Cependant, il a été difficile d’accélérer directement des ions avec un régime de cible extrêmement mince car les composantes de bruit d’un laser intense détruisent les cibles avant le pic principal de l’impulsion laser. Il est nécessaire d’utiliser des miroirs à plasma, qui éliminent les composants de bruit, pour réaliser une accélération ionique efficace avec un laser intense.

    Ainsi, les chercheurs ont développé du graphène suspendu de grande surface (LSG) comme cible d’accélération des ions laser. Le graphène est connu comme le matériau 2D le plus fin et le plus résistant au monde, qui convient aux sources d’ions pilotées par laser.

    « Le graphène atomiquement fin est transparent, hautement conducteur électriquement et thermiquement et léger, tout en étant le matériau le plus résistant », explique l’auteur de l’étude Wei-Yen Woon. « À ce jour, le graphène a vu diverses applications, notamment dans les transports, la médecine, l’électronique et l’énergie. Nous démontrons une autre application perturbatrice du graphène dans le domaine de l’accélération laser-ion, dans laquelle les caractéristiques uniques du graphène jouent un rôle indispensable. rôle. »

    Les irradiations directes des cibles LSG génèrent des protons et des carbones MeV d’intensités laser sous-relativistes à relativistes, de conditions de faible contraste à des conditions de contraste élevé sans miroir à plasma, ce qui montre évidemment la durabilité du graphène.

    « Les résultats de cette recherche s’appliquent au développement d’accélérateurs d’ions compacts et efficaces pilotés par laser pour le traitement du cancer, la fusion nucléaire laser, la physique des hautes énergies et l’astrophysique de laboratoire », explique l’auteur principal de l’étude, Yasuhiro Kuramitsu. « L’accélération directe des ions énergétiques sans miroir à plasma montre évidemment la robustesse du LSG. Nous utiliserons le LSG atomiquement mince comme monture cible pour accélérer d’autres matériaux qui ne peuvent pas se suffire à eux-mêmes. Nous montrons également l’accélération des ions énergétiques à des niveaux non relativistes. Cela nous permettra d’étudier l’accélération des ions laser avec des installations laser relativement petites. De plus, même sans miroir à plasma au régime cible extrêmement mince, une accélération énergétique des ions est réalisée. Cela ouvre un nouveau régime d’accélération des ions par laser.

    Source de l’histoire :

    Matériaux fourni par Université d’Osaka. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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