Ускорители частиц обычно занимают много места и дорого стоят, но благодаря программе AChIP, основанной Фондом Гордона и Бетти Мур, это может вскоре измениться. Фундаментальная идея проекта — заменить металлические элементы ускорителя на стекло или кремний, и использовать в качестве источника энергии лазер вместо микроволнового генератора. Свойства стекла или кремния позволят повысить коэффициент ускорения, а значит — сделать ускоритель короче приблизительно в 10 раз, пишет Phys.org.
Одна из трудностей на этом пути — необходимость создания на чипе очень маленьких вакуумных каналов для электронов, которые нужны для точной фокусировки луча. Магнитные каналы, которые используются в обычных ускорителях, слишком слабые для этого. Это значит, что требуется разработать совершенно новый метод фокусировки.
Специалисты из Дармштадтского технического университета, входящие в проект AChIP, предложили убедительное решение — использовать сами лазерные поля для фокусировки электронов в канале шириной всего 420 нм.
Их идея заключается в резких изменениях фазы электронов относительно лазера, что приводит к попеременной фокусировке и расфокусировке в двух направлениях вдоль поверхности чипа. Благодаря этому в обоих направлениях возникает стабильность.
Эту идею можно сравнить с шаром на седле — если седло стоит неподвижно, шар скатывается с него. Но если оно постоянно вращается, то шар не может упасть. То же самое происходит с электронами в канале.
Ось, перпендикулярная поверхности чипа, требует более слабой фокусировки, и тут достаточно квадрупольного магнита, как в обычном линейном ускорителе. При этом всю конструкцию можно реализовать при помощи технологии литографии, какую используют для создания микросхем.
Цель проекта AChIP — добиться энергии в 1 МэВ. Это примерно равно напряжению миллиона батарей. Дополнительная цель — создание ультракоротких (менее 10 в минус 15 степени) электронных импульсов, которые необходимы для ускорителя на чипе, разработанного в Дармштадте.
Ускоритель частиц другого масштаба тоже может быть уменьшен — британские ученые предлагают способ создания конструкции, схожей с БАК, которая уместилась бы на 25 кв. метрах, то есть сможет поместиться в большинстве современных лабораторий.
