Una freccia scagliata attraverso una mela, crea uno spettacolo esplosivo spettacolare al rallentatore. Allo stesso modo, gli ioni energetici che passano attraverso le goccioline liquide inducono onde d'urto, che possono frammentare le goccioline.
In uno studio pubblicato su The European Physical Journal D , Eugene Surdutovich dell'Università di Oakland, Rochester, Michigan, USA con i suoi colleghi del MBN Research Centre, Francoforte, La Germania ha proposto una soluzione per osservare le onde d'urto indotte dagli ioni previste. Ritengono che questi possano essere identificati osservando il modo in cui gli ioni in ingresso frammentano le goccioline liquide in più goccioline più piccole. La scoperta di tali onde d'urto cambierebbe la nostra comprensione della natura del danno da radiazioni con ioni al tumore canceroso. Questo è importante per l'ottimizzazione della terapia del cancro a fascio ionico, che richiede una conoscenza approfondita della relazione tra le caratteristiche fisiche del fascio di ioni in ingresso ei suoi effetti sui tessuti biologici.
Nella medicina nucleare, fasci di ioni - che utilizzano protoni e ioni carbonio - sono stati utilizzati clinicamente nel trattamento radioterapico dei tumori cancerosi sin dagli anni '90. A differenza dei raggi X, la loro capacità di penetrare nel corpo e rilasciare un picco di energia commisurato all'energia degli ioni in ingresso in una posizione desiderata li rende ideali per colpire i tumori profondamente radicati.
Le onde d'urto previste contribuiscono in modo significativo al danno termomeccanico deliberatamente inflitto al tessuto tumorale. Nello specifico, il flusso collettivo intrinseco alle onde d'urto aiuta a propagare specie reattive biologicamente dannose, come i radicali liberi, derivanti dagli ioni. Questo meccanismo aumenta il volume delle cellule tumorali esposte alle specie reattive.
In presenza di onde d'urto, gli autori mostrano che, entro 100 picosecondi, una goccia colpita da uno ione viene frammentata in goccioline molto più piccole se il suo raggio è compreso tra 30 e 1000 nanometri. Questo lavoro suggerisce un modo per osservare sperimentalmente direttamente queste onde d'urto.
