Une flèche tirant à travers une pomme, permet une vue explosive spectaculaire au ralenti. De la même manière, les ions énergétiques traversant les gouttelettes liquides induisent des ondes de choc, qui peut fragmenter les gouttelettes.

Dans une étude publiée dans Le Journal Physique Européen D , Eugene Surdutovich de l'Université d'Oakland, Rochester, Michigan, USA avec ses collègues du MBN Research Centre, Francfort, L'Allemagne a proposé une solution pour observer les ondes de choc induites par les ions. Ils pensent que ceux-ci peuvent être identifiés en observant la façon dont les ions entrants fragmentent les gouttelettes liquides en plusieurs gouttelettes plus petites. La découverte de telles ondes de choc modifierait notre compréhension de la nature des dommages causés par les radiations par les ions aux tumeurs cancéreuses. Cela est important pour l'optimisation de la thérapie du cancer par faisceau d'ions, ce qui nécessite une compréhension approfondie de la relation entre les caractéristiques physiques du faisceau d'ions entrant et ses effets sur les tissus biologiques.

En médecine nucléaire, les faisceaux d'ions - utilisant des protons et des ions carbone - sont utilisés en clinique dans le traitement par radiothérapie des tumeurs cancéreuses depuis les années 1990. Contrairement aux rayons X, leur capacité à pénétrer dans le corps et à libérer un pic d'énergie proportionnel à l'énergie des ions entrants à un endroit souhaité les rend idéales pour cibler les tumeurs profondément enracinées.

Les ondes de choc prédites contribuent de manière significative aux dommages thermomécaniques délibérément infligés au tissu tumoral. Spécifiquement, le flux collectif intrinsèque aux ondes de choc contribue à propager des espèces réactives biologiquement nocives, comme les radicaux libres, provenant des ions. Ce mécanisme augmente le volume des cellules tumorales exposées aux espèces réactives.

En présence d'ondes de choc, les auteurs montrent que, dans les 100 picosecondes, une gouttelette touchée par un ion se fragmente en gouttelettes beaucoup plus petites si son rayon se situe entre 30 et 1000 nanomètres. Ce travail propose un moyen d'observer directement ces ondes de choc expérimentalement.