レーザープラズマ駆動によるイオン加速では、高強度・極短パルスレーザーで薄膜を照射して重イオンを発生させます。高強度・極短パルスレーザー照射により軽い電子は直ちに加速されますが、重いイオンは徐々に加速されるので、電子の集団とイオンの集団が空間的に分離する現象が起きます。

この結果、マイナス電荷とプラス電荷とが分離して「シース場」と呼ばれる加速電場が形成され、この「シース場」によって重いイオンが加速されます。「シース場」は僅か数ミクロンの距離に数百万ボルトという高い電場を発生させます。本プロジェクトでは、この原理を用いて重イオン加速器の小型化を実現する事を目指しています。

右図はQST放医研(稲毛)の「重粒子線がん治療装置  (HIMAC) 」です。HIMACは1994年に完成しました。床面積120m × 65m、総工費は約320億円です。2019年までの25年間で12,000人を超える患者の治療に利用され、その治療実績は高く評価されています。

HIMACに加えて、日本には重粒子治療施設が６ヶ所(群馬大学、神奈川県立がんセンター、大阪重粒子線センター、兵庫県立粒子線医療センター、九州国際重粒子線がん治療センター、山形大学)あります。