تقنية جديدة ابتكرها باحثون من جامعة إمبريال كوليدج لندن بالتعاون مع باحثين من اليابان وألمانيا، ستساعد في توصيل مجموعة من الأيونات التي يمكنها علاج السرطانات بجرعات إشعاع عالية أكثر استهدافًا.

 عادةً ما تستخدم مسرعات الجسيمات المجالات الكهربائية لتسريع مجموعة من الجسيمات، مثل الأيونات، التي تم تطويرها واستخدامها لأكثر من قرن لإجراء الدراسات الأساسية وعلاج السرطان في المستشفيات. لكن في الآونة الأخيرة، طُورت طرق جديدة تتضمن معالجة الليزر للإلكترونات في البلازما، والتي تخلق مجالات كهربائية أكبر بملايين المرات من تلك الممكنة في الآلات القياسية.

تسمح هذه التقنيات للمسرعات بأن تكون أصغر بكثير وأن تقدم أشعة أيونية فائقة القصر بطول نانو ثانية فقط. هذا مفيد للغاية وخاصةً في العلاج الإشعاعي للسرطان، مما يسمح بالعلاج الموجه الذي سيحمي الأنسجة السليمة من التلف.

 تُظهر الدراسة الجديدة التي نُشرت في دورية Light: Science & Applications كيفية الحصول على كمية كبيرة من الأيونات  ذات الطاقة العالية من خلال هذه المسرعات. وفي هذا الصدد، قال المؤلف المشارك الأول الدكتور نيكولاس دوفر من قسم الفيزياء في إمبريال أنه تم تحقيق قفزة كبيرة إلى الأمام وذلك عبر إخراج هذه المصادر الأيونية التي تعمل بالليزر من التجارب  المخبرية إلى التطبيقات العملية. 

تسريع الأيونات

 استخدم الفريق تقنيات الليزر العالية الطاقة في معهد كانساي فوتون للعلوم في اليابان، ومركز هلمهولتز دريسدن روسندورف في ألمانيا لتطوير تقنية تسريع الأيونات .

 يعمل النهج عبر إطلاق أشعة ليزر على البلازما لتسريعها  ثم توليد  المجال الكهربائي. عادةً ما تكون البلازما معتمة للضوء، مما يعني أن الليزر يتفاعل فقط مع سطح البلازما من خلال عملية الاشتعال أولاً قبل الارتداد.

 بالنسبة لليزر العالي الكثافة، يتم تسريع الإلكترونات المستهدفة لتقترب من سرعة الضوء، مما يغير بشكل كبير مؤشر الانكسار ويسمح له بالدخول إلى الهدف الذي سيصبح بعدها شفافًا. عندما يحدث ذلك، يتفاعل الليزر مع الهدف بأكمله، ويُمتص بالكامل تقريبًا، مما يولد مجالًا كهربائيًا مستحثًا شديدًا يعمل على تسريع الأيونات المستهدفة في اتجاه الليزر.

أظهر الفريق كيفية تحسين تسريع الأيونات عن طريق اختيار السماكة المستهدفة بعناية تتوافق مع بنية نظام الليزر. نتيجة لذلك يصبح الهدف شفافًا فقط في الجزء الأكثر كثافة من الليزر النبضي.

 في الختام، قال الدكتور دوفر أنه باستخدام نظامي ليزر مستقلين لتكرار هذه النتائج، أثبت الباحثون أنه يمكن تطبيق هذه التقنية على أي من منشآت ليزر الفيمتو ثانية المتوفرة حاليًا من فئة البيتاوات العديدة. حيث يتم تطوير هذه الليزرات بسرعة لضمان استقرارها ومعدل تكرارها. مما يجعل الأمر مثالي لتوصيل حزم أيونية ذات نبضة فائقة القصر، والتي يمكن لعلماء الأحياء الإشعاعي استخدامها لكشف ألغاز العلاج الإشعاعي ذو الجرعات عالية.

المصدر: https://phys.org

ترجمة: منة إدريسي

لينكد إن: mina-idris

مراجعة وتدقيق: زينب محمد