Un avans tehnologic remarcabil: primul accelerator de electroni din lume care poate fi plasat pe o monedă a fost creat

Cercetătorii au dezvoltat primul accelerator de electroni nanofotonic din lume, capabil să accelereze particulele încărcate negativ folosind mini-impulsuri laser și care are dimensiuni atât de mici încât poate fi plasat pe o monedă

Într-un avans tehnologic remarcabil, un dispozitiv de dimensiuni foarte mici ar putea deschide noi perspective într-o gamă variată de aplicații, inclusiv utilizarea acceleratoarelor de particule miniaturizate în tratamente medicale pentru pacienții umani.

Aparatul nou creat, denumit acceleratorul nanofotonic de electroni (NEA), constă într-un cip microscop, care găzduiește un tub cu vid și mai mic, format din mii de “piloni” individuali. Acest dispozitiv permite accelerarea electronilor prin direcționarea fasciculelor laser către acești piloni.

Tubul principal de accelerare are o lungime de aproximativ 0,02 inch (0,5 milimetri), fiind de 54 de milioane de ori mai scurt decât celebrul inel de 27 de kilometri (16,8 mile) care formează Large Hadron Collider (LHC) de la CERN din Elveția, cunoscut ca fiind cel mai mare și mai puternic accelerator de particule din lume. LHC a fost locul unde au fost descoperite particule precum bosonul Higgs (cunoscută și sub numele de “particula lui Dumnezeu”) și misterioasa particulă X.

Dimensiunile interioare ale tubului sunt reduse, având o lățime de doar 225 de nanometri. Pentru context, firul de păr uman are o grosime cuprinsă între 80.000 și 100.000 de nanometri.

Într-un studiu recent, publicat pe 18 octombrie în revista Nature, cercetătorii de la Universitatea Friedrich-Alexander din Erlangen-Nürnberg (FAU) din Germania au demonstrat utilizarea acestui mic dispozitiv pentru accelerarea electronilor de la 28,4 kiloelectronvolți la 40,7 keV, ceea ce reprezintă o creștere de aproximativ 43%. Aceasta a fost prima reușită a unui accelerator nanofotonic de electroni, o tehnologie propusă pentru prima dată în 2015.

Cercetătorii de la Universitatea Stanford au reușit, de asemenea, să obțină rezultate similare cu propriul lor mini-accelerator, dar rezultatele lor sunt încă în proces de revizuire.

“Cu adevărat, pentru prima dată, putem vorbi despre un accelerator de particule pe un cip”, a declarat co-autorul studiului, Roy Shiloh, fizician la FAU, într-un comunicat.

Spre deosebire de LHC, care utilizează peste 9.000 de magneți pentru a genera un câmp magnetic ce accelerează particulele la aproape 99,9% din viteza luminii, NEA funcționează prin aplicarea unor fascicule de lumină asupra pilonilor din tubul cu vid. Acest proces amplifică energia electronilor în mod corespunzător, dar câmpul energetic rezultat este mult mai slab. Astfel, electronii accelerați de NEA au doar o miime din energia particulelor accelerate de LHC.

Cu toate acestea, cercetătorii sunt optimiști în privința îmbunătățirii designului NEA, fie prin utilizarea de materiale alternative, fie prin stivuirea mai multor tuburi unul lângă altul, ceea ce ar putea accelera și mai mult particulele. Cu toate acestea, nu se preconizează niciodată să atingă nivelurile de energie ale marilor dispozitive.

Aceasta nu este, totuși, o veste proastă, deoarece principala utilitate a acestor acceleratoare miniaturizate este de a utiliza energia emisă de electronii accelerați în tratamente medicale specializate, care ar putea înlocui metodele mai dăunătoare, cum ar fi radioterapia, folosită pentru distrugerea celulelor canceroase.

“Un vis ar fi să integram un accelerator de particule într-un endoscop pentru a administra radioterapie direct în zona afectată a corpului”, a declarat Tomáš Chlouba, autorul principal al studiului și fizician la FAU. Cu toate acestea, acest obiectiv este încă departe de realizare.

‎

‎

Mai multe știri pe republikanews.ro.

Ne găsești pe pagina de Facebook RepublikaNews.