Logo
Cover

Если бы ускорители частиц не были такими огромными, они бы давно нашли практическое применение не только в области теоретической физики, но и, например, в медицине. Возможно, уже в недалеком будущем такие устройства станут массовыми и предельно компактными — специалистам из США удалось уменьшить ускоритель так, чтобы он поместился на микрочипе.

В обычных ускорителях частицы движутся по вакуумных трубам и разгоняются до крайне высоких скоростей с помощью микроволн или сверхпроводящих электромагнитов. Для функционирования этой технологии требуется масса габаритного оборудования. В прошлом году физикам ЦЕРН удалось создать прототип ускорителя длиной всего два метра, а теперь ученые из Стэнфордского университета и Национальной ускорительной лаборатории SLAC сумели создать более компактную версию, которая помещается на одном кремниевом чипе.

Особенность новой архитектуры в том, что электроны движутся по герметичному каналу длиной 30 микрометров и толщиной менее человеческого волоса. Вместо микроволн или магнитов устройство ускоряет частицы при помощи ультрафиолетового света, который излучают кремниевые провода в стенках канала. Инфракрасный лазер пульсирует 100 000 раз в секунду, каждый раз посылая облако фотонов, которые ударяют в электроны под нужным углом и двигают их вперед, пишет Stanford News.

В нынешней форме ускоритель частиц не пригоден для практического применения, пока это всего лишь опытный образец. С его помощью электроны получают импульс в размере 0,915 КэВ, то есть примерно в тысячу раз меньше, чем нужно для проведения исследований.

Однако уже к концу года команда ученых намерена поднять этот показатель до 1 МэВ. Для этого надо просто удвоить канал 1000 раз и разместить его на чипе длиной всего 2,5 см. Использовать его можно будет, например, в онкологии — если направить канал на клетки опухоли, ускоренные электроны смогут разрушать раковые клетки, не затрагивая здоровые.

В тысячу раз смогли уменьшить важный элемент ускорителя частиц немецкие физики. Они в 13 раз усилили мощность электромагнитного излучения в терагерцовом спектре, добившись рекорда в получении сверхмощного узкополосного импульса.