近日，《物理评论快报》上发布了一项激光治疗肿瘤的研究成果。具体研究称，将利用无碰撞激波的加速机制可以产生这种高品质高能质子束的理论，通过在现有的激光条件下使质子能量定标到百兆电子伏特，从而满足激光质子刀治疗杀死肿瘤细胞的要求。据了解，该项研究目前已经得到了中科院先导B类专项、国家重点研发计划及国家自然科学基金等项目的支持。
据称，在研究中，科研人员利用圆偏振拍瓦级超强超短激光脉冲轰击纳米厚度薄膜靶，获得了大流强、准单能的高品质质子束，质子能谱峰能量达到9MeV，峰值流强高达3×1012 protons/MeV/sr，成为可以杀死肿瘤细胞而保护健康细胞的激光质子束。
圆偏振拍瓦超强超短激光驱动的无碰撞激波加速高品质质子束的示意图
事实上，高能质子束在物质中传输时具有独特的布拉格峰，简单来说就是质子在传输过程中损失能量一般很少，经过一段传输距离后，质子束的大部分能量主要沉积在末端。因此这一特性应用在治疗体内癌症时，有效利用位于末端的高能量杀死癌细胞的同时很好地保护健康细胞。其实基于传统加速器的质子刀肿瘤治疗在国内外都已取得很大进展。由于成本十分昂贵难以普及。此次，圆偏振拍瓦超强超短激光驱动加速形成高品质质子束，由于其加速梯度（单位长度内粒子获得的能量）远大于传统加速器，大大缩小加速器规模，从而有望减少治疗成本，成为新一代治疗癌症质子手术刀，这项研究结果也代表着激光驱动的质子刀方案向前迈出了关键一步。
据了解，此项超强超短激光驱动产生的超短脉冲、高品质高能质子束还可应用于质子照相与材料检测、激光核聚变快点火、实验室天体物理、激光核物理和核医学等方面的研究。
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