Резултати рада су од велике важности за медицину, између осталог за протонску терапију — савремени метод лечења онколошких обољења. Научни чланак је објављен у престижном часопису „Научни извештаји“.
Као што се зна, постоје три основна метода лечења онколошких обољења: хируршка интервенција, хемотерапија и зрачење (радиотерапија). Последња представља дејство јонизујућом радијацијом, што је погубно не само за тумор, већ и за околна здрава ткива. То поставља ограничења када је у питању снага гама-зрака који се користе приликом радиотерапије.
У том погледу, много је повољније користити протоне. Захваљујући релативно малој маси, протони имају само мало попречно расејање у ткиву, а дужина њиховог пута у ткиву је врло мала. Зато сноп протона може врло прецизно да се фокусира на тумор, не повређујући околно здраво ткиво. Али да би се добили снопови протона, потребан је акцелератор наелектрисаних честица. То је врло скупа опрема тешка много тона. Тако, на пример, синхроциклотрон терапеутског центра у Орсеу (Француска) има укупну масу 900 тона. Зато на многим универзитетима света раде на алтернативним методама генерације снопа супербрзих наелектрисаних честица. Један од њих заснован је на коришћењу ласерског акцелератора.
Ласерски акцелератори наелектрисаних честица су много компактнији и јефтинији од обичних циклотрона и синхротрона, али квалитет добијених снопова за сада није довољан за већи део практичне примене, због великог распона у енергијама протона и недовољне снаге. Данас се води права трка за новим методама ласерског убрзања: добијање протонског снопа енергије 100-200 МеВ и расејања које не превазилази неколико процената отворило би нову епоху у ласерској медицини.
Према речима научника „МИФИ“, теорија коју су они разрадили може да помогне у развоју нових метода ласерског убрзања. „У раду смо предсказали теоријски и показали помоћу нумеричког моделирања, на први поглед, прилично парадоксалан ефекат: сила радијационог трења која делује на наелектрисане честице, које луче електромагнетне таласе, може да допринесе њиховом убрзању“, — рекао је доцент Катедре за теоријску нуклеарну физику „МИФИ“ и научни сарадник института „Линеарне светлосне инфраструктуре“ (Чешка) Јевгениј Гељфер.
У обичним механичким системима сила трења увек доводи до губитка кинетичке енергије и гашења уређеног кретања. Снага радијационог кретања је посебна — она настаје преносом енергије спољашњег поља (у датом случају електричног) у енергију кванта врло високих фреквенција. Радно тело које обавља тај пренос је електрон и у процесу преноса енергије из једног резервоара у други, он сâм може да се успори, али и да се убрза.
„Ми смо размотрили ширење суперснажног ласерског импулса у плазми. У електромагнетним пољима снаге неколико петавати и више (1 ПВт=1 015 Вт, ради поређења, снага највеће електричне централе на свету је 22 500 МВт, тачније око 50 000 пута мања) електрони толико интензивно зраче да се њихово кретање одређује не само Лоренцовом силом, већ и силом радијационог трења насталог као резултат корисног дејства приликом зрачења. Притом, последња може чак да превазилази Лоренцову силу по величини. Показали смо да успорење електрона радијационим трењем у равни перпендикуларној правцу ширења ласерског зрака доводи до њиховог снажнијег убрзања унапред.
„Тако доприноси ефикаснијој расподели наелектрисања у плазми и јачању лонгитудиналног електричног поља које том приликом настаје. Управо ово поље изазива убрзање јона, зато резултат који смо добили, може да помогне да се добију снопови јона већег квалитета“, каже Јевгениј Гељфер.
