Учени създадоха ускорител на частици, който е 54 млн. пъти по-малък от Големия адронен колайдер

Учените създадоха за първи път най-малкия ускорител на частици в света. Минималистичният технологичен триумф, който е с размерите на монета, може да отвори вратата към широк спектър от приложения, включително използването на малките ускорители на частици в… пациенти, пише LiveScience.

Новата машина, известна като нанофотонен ускорител на електрони (NEA), се състои от малък микрочип, в който е разположена още по-малка вакуумна тръба, съставена от хиляди отделни „стълбове“. Изследователите могат да ускоряват електрони, като изстрелват мини лазерни лъчи към тези стълбове.

Основната тръба за ускоряване е дълга около 0.5 милиметра, което е 54 милиона пъти по-малко от пръстена с дължина 27 километра, който съставлява Големия адронен колайдер (LHC) на ЦЕРН в Швейцария – най-големият и най-мощен ускорител на частици в света, който откри редица нови частици, включително Хигс бозона (или Божията частица), призрачните неутрино и мистериозната частица Х.

Вътрешността на малкия тунел е широка само около 225 нанометра. За сравнение, според Националния институт по нанотехнологии човешките косми са с дебелина от 80 000 до 100 000 нанометра.

В ново проучване, публикувано на 18 октомври в списание Nature, изследователи от Университета „Фридрих-Александър“ в Ерланген-Нюрнберг (FAU) в Германия използват миниатюрното приспособление, за да ускорят електрони с енергийна стойност 28.4 килоелектронволта до 40.7 keV (увеличение с около 43%).

За първи път наистина можем да говорим за ускорител на частици върху [микро]чип“, казва в изявлението съавторът на изследването Рой Шилох, физик от FAU.

По нанофотонен ускорител на електрони се работи от 2015 г.

LHC използва повече от 9 000 магнита за създаване на магнитно поле, което ускорява частиците до около 99.9% от скоростта на светлината. NEA също създава магнитно поле, но то работи чрез изстрелване на светлинни лъчи към стълбовете във вакуумната тръба – това усилва енергията по правилния начин, но полученото енергийно поле е много по-слабо.

Електроните, ускорени от NEA, имат само около една милионна част от енергията, която имат частиците, ускорени от LHC. Въпреки това изследователите смятат, че могат да подобрят конструкцията на NEA, като използват алтернативни материали или подредят няколко тръби една до друга, което би могло да ускори още повече частиците. Въпреки това те никога няма да достигнат до същите нива на енергия като големите колайдери.

Това не е лошо, предвид че основната цел на създаването на тези ускорители е да се използва енергията, отделяна от ускорените електрони, за целенасочено медицинско лечение. Така може да се заменят по-увреждащите форми на лъчетерапия, използвани за унищожаване на раковите клетки.

Мечтаното приложение би било да се постави ускорител на частици върху ендоскоп, за да може да се прилага лъчетерапия директно върху засегнатата област в тялото“, пише в изявлението си водещият автор на научния труд Томаш Хлуба, физик във ФАУ.

Но това все още е много далеч, допълва той.