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

• Processo: 21/13737-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2022
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2023
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física dos Fluídos, Física de Plasmas e Descargas Elétricas
• Pesquisador responsável: Nilson Dias Vieira Junior
• Beneficiário: Jhonatha Ricardo dos Santos
• Instituição Sede: Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN). Secretaria de Desenvolvimento Econômico (São Paulo - Estado). São Paulo , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 17/50332-0 - Capacitação científica, tecnológica e em infraestrutura em radiofármacos, radiações e empreendedorismo a serviço da saúde (PDIp), AP.PDIP
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: chirped pulse amplification | laser wakefield acceleration | particle in cell simulaton | ultrashort pulses | Prótonterapia

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.

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

DOS SANTOS, JHONATHA RICARDO; BUENO, PATRICIA; JAKUTIS, JONAS; VICTOR, ALESSANDRO R.; BARRETA, LUIZ F. N.; SBAMPATO, MARIA ESTHER; NERI, JOST W.; SILVEIRA, CARLOS A. B.; RODRIGUES, NICOLAU A. S.; DESTRO, MARCELO GERALDO. Dysprosium optogalvanic spectroscopy in a hollow cathode lamp. JOURNAL OF THE OPTICAL SOCIETY OF AMERICA B-OPTICAL PHYSICS, v. 40, n. 5, p. 7-pg., 2023-05-01. (21/13737-8, 17/50332-0)

ZUFFI, ARMANDO VALTER FELICIO; DOS SANTOS, JHONATHA RICARDO; MALDONADO, EDISON PUIG; VIEIRA JR, NILSON DIAS; SAMAD, RICARDO ELGUL. Femtosecond laser-plasma dynamics study by a time-resolved Mach-Zehnder-like interferometer. APPLIED OPTICS, v. 62, n. 8, p. 7-pg., 2023-03-10. (17/50332-0, 21/13737-8)

MALDONADO, EDISON PUIG; SAMAD, RICARDO ELGUL; ZUFFI, ARMANDO VALTER FELICIO; DOS SANTOS, JHONATHA RICARDO; VIEIRA JUNIOR, NILSON DIAS. Impact of He+N₂ concentration on self-modulated laser wakefield acceleration driven by pulses of a few TW. JOURNAL OF THE OPTICAL SOCIETY OF AMERICA B-OPTICAL PHYSICS, v. 40, n. 4, p. 7-pg., 2023-04-01. (18/25961-7, 17/50332-0, 21/13737-8)