Большой адронный коллайдер продолжает удивлять и восхищать ученых, раскрывая самые загадочные явления во Вселенной. Но у него есть один серьезный недостаток - огромные размеры, поэтому ученые решили разработать крошечный ускоритель частиц, который может легко потеряться в вашем кармане. Нанофотонный ускоритель электронов (NEA) размером с небольшую монету, но у него есть огромный потенциал.
Миниатюрный ускоритель электронов представляет собой микрочип диаметром всего несколько миллиметров, разработанный учеными из немецкого Университета Фридриха-Александра в Эрлангене-Нюрнберге (FAU). Внутри устройства находится еще более крошечная вакуумная трубка, в которой расположены тысячи микроскопических столбиков. Микрочип предназначен для ускорения отрицательно заряженных электронов путем облучения столбиков короткими лазерными импульсами. Эта технология была предложена в 2015 году, но испытана только сейчас.
Электроны внутри NEA ускоряются в трубке длиной всего 0,5 миллиметра, что в 54 миллиона раз короче, чем 27-километровая траектория луча в Большом адронном коллайдере. Ускоритель NEA — впечатляющее достижение инженерной мысли, но гигантские размеры адронного коллайдера ставят его на совершенно другой уровень. С помощью около 9000 мощных магнитов Большой адронный коллайдер ускоряет частицы до 99,9% скорости света, а затем сталкивает их друг с другом.
Каналы ускорителя внутри микрочипа, которые видно на сканирующем электронном микроскопе.
Внутри NEA также создается магнитное поле для ускорения частиц, но оно является результатом удара лазера по крошечным столбикам 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 более чем на 40%. Эти частицы обладают лишь одной миллионной энергией частиц, летающих внутри Большого адронного коллайдера. Однако никто не ставит перед собой задачу использовать ускоритель размером с монету для изучения тайн физики частиц.
В заявлении Университета Фридриха-Александра говорится, что в первую очередь речь идет о медицинских исследованиях. В частности, NEA может быть идеальным для таргетной лучевой терапии рака, которая будет намного безопаснее для пациентов, чем существующие методы облучения. «Наша мечта - установить ускоритель частиц на эндоскоп, чтобы проводить радиотерапию непосредственно на пораженном участке тела», — сообщил Томаш Хлоуба, один из ведущих авторов статьи. Команда еще далека от использования микроускорителя в медицине, но успешное испытание первой нанофотонной системы является большим шагом в этом направлении.
