Thérapie par faisceaux de hadrons, qui est souvent utilisé pour traiter les tumeurs solides, consiste à irradier une tumeur avec un faisceau de particules chargées de haute énergie, le plus souvent des protons; ceux-ci transfèrent leur énergie aux cellules tumorales, les détruire. Il est important de comprendre la physique précise de ce transfert d'énergie afin que la tumeur puisse être ciblée avec précision. Pablo de Vera du Centre de recherche MBN, Francfort, Allemagne et collaborateurs des universités de Murcie et d'Alicante, Espagne, ont produit une interprétation théorique cohérente des mesures expérimentales les plus précises du dépôt d'énergie des faisceaux d'ions dans les jets d'eau liquide, qui est la substance la plus pertinente pour simuler les interactions avec les tissus humains. Leurs travaux sont publiés dans The Revue Physique Européenne D .
Lorsqu'un faisceau d'ions pénètre dans le corps d'un patient, il transfère son énergie cinétique au tissu, produire des excitations électroniques; la dose maximale de rayonnement destructeur de cellules est délivrée au point où elle s'arrête. Prédire comment frapper la tumeur avec précision, réduire ou éviter le transfert d'énergie vers les tissus normaux adjacents, nécessite une compréhension précise de ce « pouvoir d'arrêt électronique ». Jusqu'à maintenant, les modèles théoriques de l'interaction ne correspondent pas tout à fait aux quelques mesures expérimentales disponibles.
La méthode la plus courante pour modéliser la perte d'énergie lorsque des ions de haute énergie traversent un matériau est la simulation Monte Carlo. De Vera et ses collaborateurs ont utilisé leur propre méthode Monte Carlo, qui prend en compte plusieurs types d'interactions entre les ions et le matériau ainsi que la géométrie détaillée de la cible, ici un jet d'eau liquide. Ils ont découvert qu'une fois le diamètre du jet légèrement réduit, comme cela pourrait facilement arriver avec l'évaporation, les simulations reproduisaient presque exactement les résultats expérimentaux. De Vera et ses collègues ont maintenant l'intention d'utiliser leur code pour étudier la génération d'électrons secondaires par des faisceaux d'ions dans les tissus et ainsi mieux comprendre les mécanismes physiques sous-jacents à ce puissant type de traitement du cancer.
