Wielki Zderzacz Hadronów to największy na świecie akcelerator cząstek, z tunelem tworzącym torus o długości blisko 27 kilometrów. Teraz powstał wyjątkowo mały, wręcz miniaturowy akcelerator cząstek. W zasadzie jest to najmniejszy akcelerator cząstek na świecie.
Akcelerator cząstek o wielkości monety
Akceleratory cząstek są podstawowymi narzędziami badawczymi fizyki jądrowej. Pozwalają bowiem na poznawanie właściwości poszczególnych cząstek elementarnych. Wykorzystuje się też je jednak w medycynie i nie tylko. To potężne instrumenty naukowe, które rozpędzają cząstki elementarne takie jak elektrony i protony po czym zderzają je ze sobą.
Niestety, akceleratory cząstek są zazwyczaj masywne. Zwłaszcza te wykorzystywane do celów badawczych zajmują ogromną powierzchnię. Nowy, miniaturowy akcelerator cząstek opracowany na Uniwersytecie Fryderyka i Aleksandra w Erlangen i Norymberdze to natomiast akcelerator cząstek o wielkości małej monety. Jak już wspomniałam, to najmniejszy akcelerator cząstek na świecie.
Omawiane urządzenie jest znane jako nanofotoniczny akcelerator elektronów (NEA). Koncepcja takiego akceleratora zrodziła się już w 2015 roku, ale dopiero teraz udało się w końcu zademonstrować jego działanie w praktyce. Po aktywacji w tym małym gadżecie zdołano skutecznie rozpędzić elektrony.
„Uzyskaliśmy energię 12 kiloelektronowoltów. Oznacza to 43-procentowy zysk energii.”, powiedział Leon Brückner, jeden z badaczy.
Nanofotoniczny akcelerator elektronów wykorzystuje zasady nanofotoniki, czyli dziedziny zajmującej się interakcją światła i materii i nanoskali. Jak informują naukowcy, zawiera on mikrochip z maleńką próżniową rurą, zbudowaną z tysięcy pojedynczych „filarów”. Naukowcy mogą przyspieszać elektrony, kierując na te filary miniaturowe wiązki laserowe.
Wspomniana maleńka próżniowa rura ma zaledwie 0,5 milimetra długości. Jest więc 54 miliony razy krótsza niż tunel Wielkiego Zderzacza Hadronów (LHC), znajdującego się na terenie Europejskiego Ośrodka Badań Jądrowych CERN w Szwajcarii.
Sprzęt o dużym potencjale
Według oficjalnego komunikatu nanofotoniczny akcelerator elektronów może znaleźć wiele zastosowań. Z pomocą takich akceleratorów podobno można by zwalczać niektóre choroby, takie jak nowotwory.
„Wymarzonym zastosowaniem byłoby umieszczenie akceleratora cząstek na endoskopie, aby móc zastosować radioterapię bezpośrednio w dotkniętym obszarze ciała.”, – powiedział Tomáš Chlouba, jeden z głównych autorów nowo opublikowanej pracy poświęconej akceleratorowi NEA.
Zespół naukowców ma nadzieję na to, że w przyszłości uda mu się poprawić osiągi opracowanego miniaturowego akceleratora cząstek. Mowa przede wszystkim o przyroście energii. Nie pozostaje nam nic innego, jak trzymać kciuki za jego sukces.
Źródło: FAU, fot. tyt. FAU/Laser Physics, Stefanie Kraus, Julian Litzel