Инженеры создали ускоритель частиц размером с монету

На модерации Отложенный

Недавно ученые впервые запустили самый маленький в мире ускоритель частиц. Крошечный технологический триумф, размером примерно с мелкую монету.

Новая машина, известная как нанофотонный ускоритель электронов (NEA), состоит из небольшого микрочипа, в котором размещена еще меньшая вакуумная трубка, состоящая из тысяч отдельных "опор". Исследователи могут ускорять электроны, направляя на эти столбы мини-лазерные лучи.

Длина главной ускорительной трубки составляет примерно 0,5 миллиметра, что в 54 миллиона раз короче кольца длиной 27 километров Большого адронного коллайдера (БАК) ЦЕРН в Швейцарии - крупнейшего и мощнейшего ускорителя элементарных частиц в мире, который открыл ряд новых частиц, включая бозон Хиггса (или частицу Бога), призрачные нейтрино, очарованный мезон и таинственную частицу X.

Ширина крошечного туннеля внутри всего около 225 нанометров. Для контекста, по данным Национального института нанотехнологий, толщина человеческих волос составляет от 80 000 до 100 000 нанометров.

В новом исследовании, опубликованном 18 октября в журнале Nature, исследователи из Университета Эрлангена–Нюрнберга имени Фридриха–Александра (FAU) в Германии использовали крошечное устройство для ускорения электронов с энергии в 28,4 килоэлектронвольта до 40,7 кэВ, что составляет увеличение примерно на 43%.

"Впервые мы действительно можем говорить об ускорителе частиц на микрочипе", - говорится в заявлении соавтора исследования Роя Шайло, физика из FAU.

БАК использует более 9000 магнитов для создания магнитного поля, которое разгоняет частицы примерно до 99,9% скорости света. NEA также создает магнитное поле, но оно работает за счет направления световых лучей на столбы в вакуумной трубке; это усиливает энергию нужным образом, но результирующее энергетическое поле намного слабее.

Электроны, ускоряемые NEA, обладают лишь примерно миллионной долей энергии, которой обладают частицы, ускоряемые БАК. Однако исследователи полагают, что они могут улучшить конструкцию NEA, используя альтернативные материалы или расположив несколько трубок рядом друг с другом, что могло бы еще больше ускорить частицы.

Основной целью создания NEA является использование энергии, выделяемой ускоренными электронами, в целенаправленных медицинских процедурах, которые могут заменить более разрушительные формы лучевой терапии, используемой для уничтожения раковых клеток.

"Мечтой было бы установить ускоритель частиц на эндоскоп, чтобы иметь возможность проводить лучевую терапию непосредственно в пораженном участке тела", - написал в заявлении ведущий автор исследования Томаш Хлуба, физик из FAU. Но до этого еще далеко, добавил он.