به گزارش خبرگزاری ایمنا و به نقل از مجله ساینس، شتاب‌دهنده‌های ذرات، ابزارهای حیاتی در فیزیک ذرات، تولید پرتوهای ایکس و تحقیقات پزشکی هستند، این دستگاه‌ها به‌طور معمول بسیار بزرگ و پرهزینه هستند. به‌عنوان نمونه، شتاب‌دهنده‌های خطی همچون آنچه در مراکز تحقیقاتی بزرگ سرن (CERN) وجود دارد، ممکن است چندین کیلومتر طول و هزینه‌ای بالغ‌بر چند میلیارد دلار داشته باشد؛ به‌تازگی فناوری نوینی به نام شتاب‌دهنده‌های پلاسمایی لیزری (Laser Plasma Accelerators یا LPAs) در حال ظهور است که می‌تواند این روند را تغییر دهد.

شتاب‌دهنده‌های پلاسمایی لیزری از پالس‌های لیزری بسیار قدرتمند برای ایجاد امواج پلاسما استفاده می‌کنند. این امواج پلاسما می‌توانند ذرات باردار همچون الکترون‌ها را در مسیرهای کوتاه‌تر و با انرژی بالاتری شتاب دهند. این فناوری نوین نه‌تنها اندازه شتاب‌دهنده‌ها را به‌طور چشمگیری کاهش می‌دهد، بلکه هزینه‌های ساخت و نگهداری آن‌ها را نیز به‌طور قابل‌توجهی کم می‌کند.

پیشرفت‌های اخیر و چشم‌انداز آینده

به‌تازگی پیشرفت‌های قابل‌توجهی در توسعه شتاب‌دهنده‌های پلاسمایی لیزری حاصل شده است. آزمایش‌های موفقیت‌آمیز در مراکز تحقیقاتی مختلف نشان داده است که این فناوری می‌تواند ذرات را با انرژی‌هایی مشابه شتاب‌دهنده‌های سنتی و در فاصله‌هایی بسیار کوتاه‌تر، شتاب دهد. به‌عنوان نمونه، در بعضی آزمایش‌ها، الکترون‌ها توانسته‌اند در فاصله‌ای کم‌تر از چند سانتی‌متر به انرژی‌هایی به اندازه چند گیگاالکترون‌ولت دست پیدا کنند، در حالی که در شتاب‌دهنده‌های سنتی، رسیدن به چنین انرژی‌هایی به چندین کیلومتر طول نیاز دارد؛ این پیشرفت‌ها نویدبخش آینده‌ای روشن برای این فناوری هستند.

شتاب‌دهنده‌های پلاسمایی لیزری می‌توانند در آینده‌ای نزدیک جایگزین دستگاه‌های بزرگ و پرهزینه کنونی شوند و تحولی بزرگ در حوزه‌های مختلف علمی، پزشکی و صنعتی ایجاد کنند.

کاربردهای بالقوه در علم و پزشکی

یکی از مهم‌ترین کاربردهای شتاب‌دهنده‌های پلاسمایی لیزری، تولید پرتوهای ایکس با کیفیت بالا است. این پرتوها در تحقیقات علمی، تصویربرداری پزشکی و حتی درمان سرطان کاربرد دارند.

با کاهش اندازه و هزینه این دستگاه‌ها، دسترسی به فناوری‌های پیشرفته‌تر برای مراکز تحقیقاتی و بیمارستان‌ها آسان‌تر خواهد شد، علاوه بر این، شتاب‌دهنده‌های کوچک‌تر و ارزان‌تر می‌توانند در صنایع مختلف نیز مورد استفاده قرار گیرند. به‌عنوان نمونه از آن‌ها می‌توان برای بازرسی مواد، تولید نیمه‌هادی‌ها و حتی پاک‌سازی محیط زیست استفاده کرد.

چالش‌های پیش‌رو

با وجود پیشرفت‌های چشمگیر، هنوز چالش‌هایی برای تجاری‌سازی و استفاده گسترده از شتاب‌دهنده‌های پلاسمایی لیزری وجود دارد؛ یکی از این چالش‌ها، بهبود پایداری و کنترل دقیق‌تر فرایند شتاب‌دهی است، همچنین توسعه سیستم‌های لیزری قدرتمند و مقرون‌به‌صرفه نیز از عوامل کلیدی برای موفقیت این فناوری است.

محققان و شرکت‌های فناوری در سراسر جهان در حال کار برای رفع این چالش‌ها هستند. انتظار می‌رود در دهه‌های آینده، شتاب‌دهنده‌های پلاسمایی لیزری به‌طور گسترده‌ای در دسترس قرار گیرند و تحولی بزرگ در علم و فناوری ایجاد کنند.

به‌طور خلاصه شتاب‌دهنده‌های پلاسمایی لیزری به‌عنوان فناوری نوینی که می‌تواند دستگاه‌های بزرگ و پرهزینه کنونی را جایگزین کند، آینده‌ای روشن را نوید می‌دهد. با کاهش اندازه و هزینه‌ها، این فناوری می‌تواند دسترسی به ابزارهای پیشرفته علمی و پزشکی را برای جوامع بیشتری فراهم کند.