Нещодавно вчені вперше запустили найменший у світі прискорювач елементарних частинок. Він має розмір приблизно з маленьку монету і потенційно може відкрити двері для широкого спектра застосувань.
Новий пристрій, відомий як нанофотонний прискорювач електронів (nanophotonic electron accelerator, або NEA), складається з мікрочипа, в якому знаходиться ще менша вакуумна трубка, що складається з багатьох окремих “стовпів”. Дослідники можуть прискорювати електрони, вистрілюючи міні-лазерними променями в ці стовпи.
Головна прискорювальна трубка має довжину приблизно 0,5 мм, тобто вона в 54 млн разів коротша за кільце довжиною 27 км, з якого складається Великий адронний колайдер ЦЕРН у Швейцарії – найбільший і найпотужніший у світі прискорювач елементарних частинок. Внутрішня частина крихітного тунелю має ширину лише 225 нанометрів. Для порівняння, за даними Національного інституту нанотехнологій, товщина людського волосся становить від 80 000 до 100 000 нанометрів.
У новому дослідженні вчені з німецького Університету Ерлангена-Нюрнберга використовували крихітний пристрій для прискорення електронів з енергії 28,4 кілоелектронвольт до 40,7 кеВ, що становить збільшення приблизно на 43%. Це перший випадок успішного запуску нанофотонного прискорювача електронів, який був вперше запропонований у 2015 році. “Вперше ми дійсно можемо говорити про прискорювач частинок на [мікро]чипі”, – зазначив фізик і співавтор дослідження Рой Шило.
ВАК використовує понад 9 000 магнітів для створення магнітного поля, яке прискорює частинки приблизно до 99,9% швидкості світла. Мініатюрний прискорювач також створює магнітне поле, але воно працює за допомогою світлових пучків, спрямованих на стовпи у вакуумній трубі.
Електрони, прискорені NEA, мають лише мільйонну частину енергії, яку мають частинки, прискорені ВАК. Однак вчені вважають, що конструкція може бути вдосконалена для більшого прискорення частинок, хоча до рівня ВАК пристрою все одно буде далеко. І це, можливо, не так вже й погано, тому що мета створення таких прискорювачів – використовувати енергію, яку випромінюють прискорені електрони, у медичних цілях.
Читайте також: