Aceleração de partículas a laser no programa de Capacitação Científica, Tecnológica e em Infraestrutura em Radiofármacos e Empreendedorismo a Serviço da Saúde

Resumo

Ao contrário dos métodos tradicionais de radioterapia, a protonterapia utiliza feixes de prótons acelerados com capacidade de penetrar no órgão do paciente, minimizando o dano aos tecidos sadios em torno da região doente. Estudos indicam que esse fenômeno ocorre em decorrência da energia cinética adquirida pelos prótons ser majoritariamente transferida para os tecidos no término de sua trajetória, podendo esta, ser calculada na posição exata de massas tumorais. Apesar de todo avanço tecnológico alcançado com relação à implementação e à equipamentos, os custos envolvidos para a construção e manutenção de centros de protonterapia ainda são extremamente elevados. Vislumbrando uma solução para os altos custos envolvidos na aplicação convencional da protonterapia, pesquisas recentes apresentam um método alternativo que utiliza lasers de alta potência para promover a aceleração dos prótons através da interação laser-plasma. Contudo, os valores adequados de energia cinética dos feixes de prótons aplicáveis na protonterapia (mais de 200 MeV), só são alcançados teoricamente, e os resultados experimentais se limitam a 100 MeV, com a utilização de lasers com alta potência de pico, fato que impede a sua praticidade, pois lasers de alta potência apresentam baixíssimas taxas de repetição. Este trabalho apresenta como proposta, os estudos para promover a aceleração de elétrons através de campos de rastro - wakefields - produzidos por pulsos lasers ultracurtos (~fs), gerados por sistemas laser sub-TW e o posterior estudo de aceleração de prótons a laser. A abordagem envolve simulações Particle-in-cell, com o objetivo de analisar as condições necessárias para atingir o regime de aceleração por wakefields, e a otimização de sistemas ópticos para alcançar as configurações de pulso desejadas.