Teilchenbeschleuniger im Miniaturformat: Mikro-Wassertröpfchen als Quelle für Laser-Ionenbeschleunigung

In der kürzlich veröffentlichen Ausgabe von Physical Review Letters (Vol. 103 Issue 13) wurde eine Veröffentlichung des Max-Born-Institutes für das Titelbild ausgewählt. In dieser Publikation (T.Sokollik et al., PRL 103, 135003 (2009)) wurde erstmals die Protonenbeschleunigung an sphärischen isolierten Targtes mit Hilfe von "Protonen Imaging" untersucht. Schon in einer früheren Arbeit (S. Ter Avetisyan et al. PRL 2006) fanden Forscher des MBI heraus, dass durch die Interaktion eines intensiven Laserpulses mit Mikro-Wassertropfen, quasi-monoenergetische Protonen erzeugt werden können. Simulationen zeigten eine räumlich, asymmetrische Feldstruktur, die eine gerichtete Ionen Emission zur Folge hat. Dies konnte nun mit Hilfe des "Protonen Imaging" an Mikro-Wassertropfen nachgewiesen werden. Ein Vorteil dieses Target Systems ist die die hohe Wiederholrate mit denen die Wassertropfen erzeugt werden können (MHz). Es zeigte sich aber auch, dass das verdampfende Wasser im Vakuum einige Nachteile mit sich bringt. So beeinflusst das dadurch entstehende, umgebende Plasma den Energietransfer zwischen Laserpuls und Ionen negativ. Dies zu verhindern und weitere fundamentale Mechanismen an isolierten Targets zu erforschen ist Gegenstand aktueller Untersuchungen.