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.
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.