Неотдавна учените пуснаха за първи път най-малкия ускорител на частици в света. Малкият технологичен триумф, който е с размерите на малка монета, може да отвори вратата към широк спектър от приложения, включително използването на малките ускорители на частици в човешки пациенти.

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 Големият 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, мезона чарм 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 в списание Nature, изследователи от университета "Фридрих-Александър" в Ерланген-Нюрнберг (FAU) в Германия използват миниатюрното приспособление, за да ускорят електроните от енергийна стойност 28.4 килоелектронволта до 40.7 keV, което представлява увеличение с около 43%.

За първи път успешно е изстрелян нанофотонен ускорител на електрони, който първо беше предложен през 2015 г., пишат изследователите в изявление. (Изследователи от Станфордския университет вече са повторили подвига със своя миниускорител, но резултатите им все още се разглеждат.)

"За първи път наистина можем да говорим за ускорител на частици върху микрочип", казва в изявлението съавторът на изследването Рой Шилох, физик от FAU.

LHC използва повече от 9000 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 чрез използване на алтернативни материали или подреждане на 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 може да не е лошо, тъй като основната цел на създаването на тези ускорители е да се използва енергията, отделяна от ускорените електрони, за целенасочено медицинско лечение, което може да замени по-увреждащите форми на радиотерапия, използвани за унищожаване на раковите клетки.

"Мечтаното приложение би било да се постави ускорител на частици върху ендоскоп, за да може да се прилага радиотерапия директно в засегнатата област в тялото", пише в изявлението си водещият автор на изследването Томаш Хлуба, физик във ФАУ. Но това все още е много далеч, допълва той.

Снимка: FAU/Laser Physics, Stefanie Kraus, Julian Litzel

Виж още: Сайтовете с еротично съдържание вече ще изискват доказателство за пълнолетие