Een pijl die door een appel schiet, zorgt voor een spectaculair explosief schouwspel in slow motion. evenzo, energetische ionen die door vloeistofdruppels gaan, veroorzaken schokgolven, die de druppeltjes kunnen fragmenteren.

In een studie gepubliceerd in Het European Physical Journal D , Eugene Surdutovich van Oakland University, Rochester, Michigan, USA met zijn collega's van het MBN Research Centre, Frankfurt, Duitsland heeft een oplossing voorgesteld om de voorspelde ion-geïnduceerde schokgolven te observeren. Ze geloven dat deze kunnen worden geïdentificeerd door te kijken naar de manier waarop binnenkomende ionen vloeibare druppeltjes fragmenteren in meerdere kleinere druppeltjes. De ontdekking van dergelijke schokgolven zou ons begrip van de aard van stralingsschade met ionen tot kankergezwel veranderen. Dit is van belang voor de optimalisatie van ion-beam kankertherapie, wat een grondig begrip vereist van de relatie tussen de fysieke kenmerken van de inkomende ionenbundel en de effecten ervan op biologische weefsels.

In de nucleaire geneeskunde, ionenbundels - met behulp van protonen en koolstofionen - worden sinds de jaren negentig klinisch gebruikt bij de radiotherapiebehandeling van kankertumoren. In tegenstelling tot röntgenstralen, hun vermogen om het lichaam binnen te dringen en een energiepiek af te geven die evenredig is met de energie van de binnenkomende ionen op een gewenste locatie, maakt ze ideaal voor het aanpakken van diepgewortelde tumoren.

De voorspelde schokgolven dragen aanzienlijk bij aan de thermomechanische schade die opzettelijk aan tumorweefsel wordt toegebracht. specifiek, de collectieve stroom die inherent is aan de schokgolven helpt om biologisch schadelijke reactieve soorten te verspreiden, zoals vrije radicalen, afkomstig van de ionen. Dit mechanisme verhoogt het volume van tumorcellen dat wordt blootgesteld aan reactieve soorten.

In aanwezigheid van schokgolven, de auteurs laten zien dat, binnen 100 picoseconden, een druppel die door een ion wordt geraakt, wordt gefragmenteerd in veel kleinere druppeltjes als de straal ergens tussen de 30 en 1000 nanometer ligt. Dit werk suggereert een manier om deze schokgolven direct experimenteel te observeren.