Ученые построили работающий ускоритель частиц размером с монету
Большой адронный коллайдер (БАК) продолжает удивлять и восхищать ученых, поскольку он раскрывает самые сложные природные явления во Вселенной.
Теперь исследователи создали и успешно активировали крошечный ускоритель частиц, который даже не карманного размера — он может потеряться в вашем кармане. Нанофотонный ускоритель электронов (NEA) размером с небольшую монету, но он может иметь большое значение.
Нанофотонный ускоритель электронов представляет собой микрочип диаметром всего несколько миллиметров, разработанный учеными из немецкого Университета Фридриха-Александра в Эрлангене-Нюрнберге (FAU).
Внутри него находится еще более миниатюрная вакуумная трубка, в которой находятся тысячи микроскопических столбиков. Чип предназначен для ускорения отрицательно заряженных электронов путем воздействия на столбики короткими лазерными импульсами. Эта технология была предложена в 2015 году, но опробована впервые.
Электроны внутри NEA ускоряются внутри трубки длиной всего 0,5 миллиметра, что в 54 миллиона раз короче, чем путь луча Большого адронного коллайдера длиной 27 километров.
Благодаря примерно 9000 мощным магнитам БАК ускоряет частицы до 99,9% скорости света, прежде чем столкнуть их вместе.
NEA также создает магнитное поле для ускорения частиц, но это результат воздействия лазера на крошечные столбики внутри вакуумной трубки.
В исследовании, опубликованном в журнале Nature, отмечается, что компактный ускоритель увеличил напряжение электронов с 28,4 до 40,7 килоэлектронвольт, то есть увеличение более чем на 40%. Эти частицы обладают лишь одной миллионной энергией частиц, летающих по кольцу БАКа.
Но никто не собирается использовать ускоритель размером с монету для исследования тайн физики элементарных частиц.
В заявлении FAU отмечается, что медицинское применение такого ускорителя находится на первом месте. В частности, NEA может быть идеальным для таргетной лучевой терапии рака, которая будет намного безопаснее для пациентов, чем существующие методы доставки радиации.
«Приложение мечты — разместить ускоритель частиц на эндоскопе, чтобы иметь возможность проводить лучевую терапию непосредственно в пораженном участке тела», — говорит Томаш Хлоуба, один из ведущих авторов статьи.
Пока ученые еще далеки от использования микроускорителя в медицине, но успешное испытание первой нанофотонной системы является большим шагом вперед в этом направлении.