Caracterización de protones acelerados por láser y estudio de aplicaciones médicas

El desarrollo de tecnicas de amplificacion laser durante las ultimas decadas [1] ha derivado en una tecnologia capaz de generar pulsos ultracortos, decenas de femtosegundo, y ultraintensos, en el orden del terawatio-petawatio. Estos pulsos pueden ser utilizados como vehiculo para la aceleracion de particulas hasta energias multi-MeV [2]. Esto ha generado un gran interes de la comunidad cientifica por la posibilidad de utilizar esta tecnologia, que podria tener virtudes frente a los mecanismos de aceleracion convencionales, ademas de ser un terreno inexplorado. El objetivo principal es el diseno de un experimento, detectores de particulas, y todos los perifericos necesarios para demostrar la capacidad de un sistema laser desarrollado en el marco de colaboracion del proyecto por la empresa Proton Laser Applications S.L para acelerar protones, ademas de desarrollar los detectores de particulas necesarios para poder caracterizar correctamente a estos. Para la puesta en marcha del experimento, es necesaria una revision bibliografica del estado del arte para comprender las distintas propiedades de este tipo de experimentos. El experimento esta compuesto de tres partes principales; por una lado el pulso laser, cuyos parametros fisicos tales como energia, duracion y forma influiran en el proceso de aceleracion [3]. Es necesario tener bajo control estos parametros, y para ello hay que implementar las tecnicas opticas y los mecanismos de caracterizacion adecuados. Por otro lado la interaccion del laser con la materia, cuyo fruto sera la generacion de un haz de protones. La interaccion involucra la focalizacion del laser mediante dispositivos opticos, ademas del microposicionamiento del blanco de interaccion en la posicion idonea. Un ambiente de vacio sera necesario para la ejecucion del experimente, su diseno e implementacion seran tareas incluidas en el proyecto. Y por ultimo la correcta caracterizacion del haz. Los protones acelerados tienen propiedades muy caracteristicas. Para su correcta caracterizacion es necesario el uso de detectores especificos. Tipos de detectores ampliamente utilizados para este cometido engloban a detectores pasivos tipo CR-39, peliculas radiocromicas [4], o bien detectores online basados en principios de funcionamiento como tiempo de vuelo [5] o espectrometros de masas[6]. El proyecto involucra el diseno, calibracion e implementacion de este tipo de detectores en el experimento. Uno de los posibles campos de aplicacion de los aceleradores laser es la fisica medica. Para poder dirigirnos en esa direccion, es necesario el desarrollo de estudios de viabilidad para aplicaciones concretas como la produccion de radiofarmacos [7] o bien la radioterapia con protones o iones pesados.