Les propriétés balistiques avantageuses des protons

Lors de la pénétration d'un faisceau de particules dans la matière, les particules déposent de l'énergie. On parle de « dose » (exprimée en Gray, 1 Gray = 1 Joule par kilo). La courbe de dépôt de dose est appelée « courbe de rendement en profondeur ».

Le proton est 1836 fois plus lourd que l'électron. A haute vitesse, il interagit peu avec la matière (peu d'influence des électrons rencontrés). En revanche, à faible vitesse, il interagit fortement et perd toute son énergie sur un faible parcours. Cette courbe caractéristique est connue sous le nom du « Pic de Bragg » en référence au physicien anglais William Bragg (1862-1942) qui l'a décrite. De façon analogue, la pénombre latérale d'un faisceau de protons est beaucoup plus faible que celle d'un faisceau de photons ou d'électrons.

C'est le physicien américain Bob Wilson qui, en 1947, formula en premier l'idée d'utiliser les particules lourdes à des fins thérapeutiques.