較高的重復率對于利用高功率激光器驅動粒子束來說同樣至關重要。在一種方案中，強激光束能將金屬靶轉變成等離子體。這一過程釋放的電子反過來會將來自金屬表面原子核的質(zhì)子噴射出去。醫(yī)生可以利用這些質(zhì)子脈沖摧毀癌癥，同時更高的射速將使開展小規(guī)模個人劑量的治療變得更加容易。

對于物理學家來說，他們一直夢想著建造由快速發(fā)射的激光脈沖驅動的粒子加速器。當強激光脈沖擊打由電子和陽離子構成的等離子體時，它會將較輕的電子向前推，從而將電荷分離并且創(chuàng)建出二次電場。該電場會“拖曳”粒子跟在光線后面，就像緊緊跟隨快艇的水流。這種“激光尾波場加速”可在一兩毫米的空間內(nèi)將帶電荷粒子加速到較高能級，而傳統(tǒng)加速器需要數(shù)米寬的空間。速度由此被加快的電子會被磁體操控，以此產(chǎn)生所謂的自由電子激光器（FEL）。FEL產(chǎn)生極其明亮和短暫的X射線光，而后者能照亮短暫存在的化學和生物學現(xiàn)象。和傳統(tǒng)加速器驅動的激光器相比，F(xiàn)EL要更加緊湊和廉價。

從長遠來開，被高重復PW級脈沖加速的電子可將粒子物理學家夢想建造的機器成本大幅削減。他們的夢想是：建造可接替位于瑞士日內(nèi)瓦附近歐洲核子研究委員會的大型強子對撞機的30公里長正負電子對撞機。英國倫敦帝國理工學院等離子體物理學家Stuart Mangles表示，和現(xiàn)在構想的成本約為100億美元的機器相比，基于100PW激光器的設備長度至少會短10倍，成本也將至少縮減1/10。