Scientific Reports：科学家发明可以改善癌症治疗的离子加速法
Scientific Reports：科学家发明可以改善癌症治疗的离子加速法
（神秘的地球uux.cn报道）国家核研究大学“莫斯科物理工程学院”激光与等离子技术研究所的工作人员与来自德国和捷克的同事一起提出了产生超强准静态电场的新方法，超强准静态电场可以在激光等离子体中对离子进行加速。这项工作的成果对于医学具有重大意义，特别是质子治疗，它是一种治疗肿瘤疾病的先进方法。这篇科学论文发表在著名的科学杂志Scientific Reports上。
众所周知，治疗癌症疾病主要有三种方法：外科手术、化疗和放疗（放射治疗）。后者是电离辐射作用，它不仅可以杀死肿瘤，但是也会对周围健康的组织造成致命性的危害。而这也限制了放射治疗中使用伽马射线束的功率。
针对此种情况，使用质子更加有利。由于质量相对较大，质子仅在组织中受到较小的横向散射，并且它们射程长度范围非常小。因此，质子束可以非常准确地聚焦在肿瘤上，而不损伤周围的健康组织。
但是，为了获得质子束需要带电粒子加速器。这种加速器是一种非常的贵的大吨位设备。例如，奥赛（法国）内科治疗中心的同步回旋加速器的总重量为900吨。因此，世界上许多大学正在研究生成超高速带电粒子束的替代方法。其中之一便是基于使用激光加速器。
带电粒子激光加速器实际上比普通的回旋加速器和同步加速器更紧凑、更便宜，但利用激光加速器获得的带电粒子束的质量对于大多数实际应用仍然不足，因为质子能量分散范围较大和功率不足。目前，展开了发明激光加速新方法的比赛：获得能量100-200百万电子伏的质子束，且其分散范围不超过百分之一，而这将能开启激光医学的新时代。
据莫斯科物理工程学院科学家所说，他们研发的理论可以帮助开发新的激光加速法。“我们在研究中已经从理论上进行了预测，并利用数值模拟充分显示了令人难以置信的效果：作用在带电粒子上的辐射摩擦力发射出电磁波，它可以促进加速。”莫斯科物理工程学院核物理理论教研室的副教授和Extreme Light Infrastructure Beamlines研究所（捷克）的科研人员叶甫盖尼·赫尔菲特谈到。
在普通的机械系统中，摩擦力总是导致动能的损失和有序运动的衰减。辐射摩擦力通过特殊方式被产生，由于外场能量（在此情况下为激光）转移为非常高频率量子的能量而出现辐射摩擦力。而电子是完成这种转移的工作载体，在能量从一个储存器转移到另一个存储器的过程中，它既可以减速，也可以加速。
“我们已经对超强激光脉冲在等离子体中的传播进行了研究。在功率为几拍瓦及以上的电磁场中（1拍瓦=1015瓦，针对比较，世界上最大电站的功率为22500瓦，即大约小于50000倍），电子通大量密集的辐射，它们的运动不仅由洛伦兹力确定，而且由辐射时产生的辐射摩擦力确定。而且，后者甚至可以从大小上超过洛伦兹力。我们发现，此时在与激光束传播方向垂直的平面中辐射摩擦使电子减速，从而导致它们向前更剧烈的加速。从而，促进电荷在等离子体中更有效的分离和增强纵向电场。正是这种纵向电场使离子加速，因此我们取得的成果可以帮助获得更高质量的离子束。”叶甫盖尼·赫尔菲特说到。
