Od akceleratora u CERN-u manji je 54 miliona puta, staje na novčić, ali radi: Sjajan izum nemačkih fizičara

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

Naučnici su upalili najmanji akcelerator čestica po prvi put. Ovaj mali tehnološki trijumf, jer je reč o uređaju veličine novčića, mogao bi da ima veoma širok spektar upotrebe, pa čak bi mogao da se koristi unutar ljudskog tela, piše LiveScience.

Preporučujemo

Nova mašina, nazvana nanofotonski akcelerator elektrona (NEA), sastoji se od malog mikročipa sa još manjom vakuumskom cevi napravljenom od nekoliko hiljada „stubova“. Istraživači mogu da ubrzavaju elektrone tako što ispaljuju minijaturne laserske snopove u te stubove.

Glavna cev akceleratora je duga 0,5 milimetara, što je 54 miliona puta kraće nego 27 kilometara dugačak akcelerator čestica u CERN-u, čuveni Veliki hadronski udarač čestica koji je zaslužan za neka od najvažnijih otkrića poslednjih decenija, od Higsovog bozona do neutrina i misteriozne iks čestice.

Unutrašnjost cevi u NEA je širok samo 225 nanometara. Poređenja radi, vlas ljudske kose je debela u proseku od 80.000 do 100.000 nanometara.

U istraživanju, čiji su rezultati objavljeni u žurnalu Nature, naučnici sa Univerziteta Fridrih Aleksander (FAU) u Erlangenu i Nirnbergu, u Nemačkoj, koristili su su uređaj da ubrzaju elektrone od 28,4 do 40,7 kiloelektron Volti, što je povećanje od oko 43 odsto.

Ovo je prvi put da je nanofotonski akcelerator čestica, koji je prvi put osmišljen 2015, uspešno uključen, saopštili su naučnici.

- Prvi put možemo zaista da pričamo o akceleratoru čestica na mikročipu – rekao je Roj Šilog, fizičar FAU-a i koautor studije, u saopštenju.

Researchers Demonstrate Nanophotonic Electron Acceleratorhttps://t.co/lW9JcmzyHz— Bryan Kelly (@BryanKeIIy) October 24, 2023

Veliki hadronski sudarač koristi više od 9.000 magneta da napravi magnetno polje koje ubrzava čestice do 99,9 odsto brzine svetlosti. NEA takođe stvara magnetno polje, ali radi tako što se laser ispaljuje u stubove vakuumske cevi, a to pojačava energiju na pravi način, ali je energetsko polje značajno slabije.

Elektroni koje ubrza NEA imaju samo milioniti deo energije koju imaju čestice ubrzane u CERN-u. Međutim, naučnici veruju da mogu poboljšati dizajn korišćenjem alternativnih materijala ili sabijanjem više cevi jedne do druge. Ipak, nikad neće dostići ni blizu nivoa energije koje imaju veliki akceleratori.

To nije loša stvar, jer je glavni cilj ovih minijaturnih akceleratora da se koristi energija ubrzanih elektrona za targetirane medicinske tretmane, koji mogu da zamene mnoge forme radioterapije.

- Naš san je da koristimo ovaj akcelerator na endoskopu, kako bismo mogli da napadnemo radioterapijom direktno pogođeni deo u telu. Naravno, do takve primene treba raditi još mnogo – rekao je Tomaš Člauva, fizičar FAU-a.

(Telegraf Nauka/LiveScience)