Запущен самый маленький в мире коллайдер
Ученые создали и запустили первый в мире нанофотонный ускоритель электронов размером с монету, который разгоняет отрицательно заряженные частицы с помощью миниатюрных лазерных импульсов. Устройство в 54 млн раз меньше Большого адронного коллайдера.
Нанофотонный ускоритель электронов (NEA) состоит из микрочипа, в котором находится крошечная ускорительная трубка длиной всего несколько миллиметров. В ней расположены тысячи отдельных столбиков, в которые исследователи направляют миниатюрные лазерные лучи, ускоряя таким образом электроны.
Зачем нужны ускорители частиц?
Большие ускорители используются для фундаментальных исследований в области физики элементарных частиц. Ускорители меньшего размера применяются в самых разных областях, в том числе для лечения частицами онкобольных, производства радиоизотопов, используемых в диагностике пациентов, масс-спектрометров для измерения редких изотопов и т.д. Сегодня в мире насчитывается более 30 тыс. ускорителей.
Примечательно, что основная ускорительная трубка внутри устройства — всего полмиллиметра, что в 54 млн раз меньше, чем кольцо длиной 27 км, в котором находится Большой адронный коллайдер в Швейцарии — самый мощный ускоритель частиц в мире. Ширина внутренней части крошечного туннеля — примерно 225 нанометров. Для сравнения, толщина человеческого волоса колеблется от 80 тыс. до 100 тыс. нанометров. Ученые из Friedrich Alexander Universität рассказали в научном журнале Nature, как с помощью нанофотонного ускорителя смогли увеличить энергию электронов с 28,4 килоэлектронвольт до 40,7.
Большой адронный коллайдер в 54 миллиона раз длиннее вакуумной трубки нанофотонного ускорителя электронов
Фото: © Getty Images
Международный проект «Ускоритель на чипе» был запущен в 2015 году. Всемирно известные эксперты в области физики ускорителей, лазерной физики, нанофотоники и нанопроизводства собрались вместе, чтобы разрабатывать миниатюрные лазерные ускорители электронов.
Электроны, ускоренные с помощью NEA, обладают значительно меньшей энергией по сравнению с такими же частицами в коллайдерах типа Большого адронного, где для их ускорения используется более 9 тыс. магнитов. Однако исследователи рассчитывают разогнать их сильнее, соединив вместе сразу несколько трубок. Главная цель создания таких миниатюрных ускорителей — медицинское использование энергии отрицательно заряженных частиц. Исследователи считают, что подобные чипы в будущем смогут заменить разрушительные формы лучевой терапии, которые сейчас используются для уничтожения раковых клеток.
