Research press release


Nature Physics

Laser-driven gamma-rays

従来の線源よりも小さくて安価なデバイスで、放射性同位体が発生するガンマ線よりも輝度の高いガンマ線パルスをオンデマンドで生み出す方法が、Nature Physics(電子版)で報告される。このデバイスによって、ガンマ線透過写真による輸送用コンテナのスクリーニングの利用が促進され、核反応の研究にガンマ線がより多く利用できるようになる可能性がある。 ガンマ線は電磁放射線の一種で、医用イメージングに用いられるX線よりも波長が短く、より深くまで浸透する。ガンマ線の一般的な用途には、がん治療、殺菌による食品寿命の延長、核物質、兵器、爆発物に対する貨物のスクリーニングなどがある。今のところ、このような用途には、コバルト60やセシウム137などの放射性同位体の核崩壊によって放射されるガンマ線が用いられている。 D Jaroszynskiたちが実証したこのデバイスは、高強度レーザーを用いて、プラズマを通して電子ビームを加速し、同時に電子の共鳴振動を励起して、ガンマ線の高強度ビームを発生させている。このビームの強度は、放射性同位体が生み出す放射線よりもはるかに高い。このガンマ線源は、従来の加速器を用いた放射線源よりも小さくて安価でもあるので、科学研究にガンマ線がより広く利用できるようになるかもしれない。

A way to produce bursts of gamma-rays on demand that are brighter than the rays produced by radioisotopes, in a device that is smaller and cheaper than conventional sources is reported in Nature Physics this week. The device could improve the use of gamma-ray radiographic screening of shipping containers and enable the greater use of gamma-rays for studying nuclear reactions.

Gamma-rays are a type of electromagnetic radiation that are shorter in wavelength and more deeply penetrating than the X-rays used in medical imaging. Common uses of gamma-rays include cancer therapy, extending food lifetime by killing bacteria, and screening cargo for nuclear materials, arms and explosives. These applications currently rely on gamma-rays emitted from the nuclear decay of radioisotopes such as cobalt-60 and caesium-137.

The device now demonstrated by Dino Jaroszynski and colleagues uses an intense laser to drive a beam of electrons through a plasma and simultaneously excite resonant oscillations of the electrons to produce an intense beam of gamma-rays — much more intense than the radiation produced by radioisotopes. The source is also smaller and cheaper than conventional accelerator-based radiation sources, which could enable the wider use of gamma-rays in scientific research.

doi: 10.1038/nphys2090


メールマガジンリストの「Nature 関連誌今週のハイライト」にチェックをいれていただきますと、毎週各ジャーナルからの最新の「注目のハイライト」をまとめて皆様にお届けいたします。