Hadron-straaltherapie, die vaak wordt gebruikt om solide tumoren te behandelen, omvat het bestralen van een tumor met een bundel hoogenergetische geladen deeltjes, meestal protonen; deze dragen hun energie over aan de tumorcellen, ze vernietigen. Het is belangrijk om de exacte fysica van deze energieoverdracht te begrijpen, zodat de tumor precies kan worden gericht. Pablo de Vera van MBN Onderzoekscentrum, Frankfurt, Duitsland en medewerkers van de universiteiten van Murcia en Alicante, Spanje, een consistente theoretische interpretatie hebben opgeleverd van de meest nauwkeurige experimentele metingen van energiedepositie van ionenstralen in vloeibare waterstralen, dat is de meest relevante stof voor het simuleren van interacties met menselijk weefsel. Hun werk is gepubliceerd in The Europees fysiek tijdschrift D .

Wanneer een ionenstraal het lichaam van een patiënt binnendringt, het draagt ​​zijn kinetische energie over aan het weefsel, het produceren van elektronische excitaties; de maximale dosis celvernietigende straling wordt afgegeven op het punt waarop deze stopt. Voorspellen hoe de tumor precies wordt geraakt, het verminderen of vermijden van energieoverdracht naar aangrenzend normaal weefsel, vereist een nauwkeurig begrip van deze 'elektronische remkracht'. Tot nu, theoretische modellen van de interactie kwamen niet helemaal overeen met de weinige beschikbare experimentele metingen.

De meest gebruikelijke methode om het energieverlies te modelleren wanneer hoogenergetische ionen door een materiaal gaan, is Monte Carlo-simulatie. De Vera en zijn medewerkers gebruikten hun eigen Monte Carlo-methode, die rekening houdt met verschillende soorten interactie tussen de ionen en het materiaal, evenals de gedetailleerde geometrie van het doelwit - hier een vloeibare waterstraal. Ze ontdekten dat zodra de diameter van de jet iets was verkleind, zoals gemakkelijk kan gebeuren met verdamping, de simulaties reproduceerden bijna exact de experimentele resultaten. De Vera en zijn collega's zijn nu van plan hun code te gebruiken om de generatie van secundaire elektronen door ionenbundels in weefsel te bestuderen en zo een nog beter begrip te krijgen van de fysieke mechanismen die ten grondslag liggen aan deze krachtige vorm van kankerbehandeling.