Представлен первый в мире миниатюрный ускоритель частиц

Исследователи разработали нанофотонные ускорители электронов, что стало значительным шагом на пути к миниатюризации ускорителей частиц. Эти новые ускорители размером с компьютерный чип используют лазеры для ускорения электронов.

Представлен первый в мире миниатюрный ускоритель частиц

Упоминая "ускоритель частиц", большинство обычно вспоминают о гигантском Большом адронном коллайдере (ЦЕРН) в Женеве, протяженном на 27 километров кольце, где исследователи со всего мира проводят эксперименты для изучения элементарных частиц. Тем не менее, такие массивные ускорители являются редкостью. Мы, вероятно, сталкиваемся с ускорителями частиц в повседневной жизни, например, при медицинских исследованиях или в лечении рака. Даже такие устройства, хоть и не такие громоздкие, все равно несут потенциал для улучшения.

С усилиями физиков со всего мира стремятся уменьшить и усовершенствовать существующие устройства с помощью диэлектрического лазерного ускорения, известного как нанофотонные ускорители. Эти новые структуры имеют размеры порядка 0,5 миллиметра, а канал для ускорения электронов составляет лишь около 225 нанометров, что позволяет сделать ускорители настолько маленькими, как компьютерные чипы.

Принцип работы заключается в ускорении частиц при помощи ультракоротких лазерных импульсов, направленных на наноструктуры. Этот метод может быть использован в медицинских процедурах, включая лучевую терапию, предоставляя новые возможности для непосредственного воздействия на пораженные участки организма.

Профессор доктор Петер Хоммельхофф и его коллеги из команды FAU с кафедры лазерной физики считают, что у них есть потенциал для создания ускорителей частиц на чипе. Их последний успех включал использование метода фазовой фокусировки для контроля электронного потока в вакуумном канале на большие расстояния. Это был первый важный шаг в создании ускорителя частиц. Они смогли ускорить частицы на 12 килоэлектронвольт, что представляет собой значительный прирост в энергии.

Для достижения таких больших расстояний, физики объединили метод фазовой фокусировки с специальными геометрическими структурами, напоминающими столбы. Однако, это только начало пути. Их цель — увеличить выигрыш в энергии и электронный поток, чтобы ускоритель на чипе стал реалистичным для применения в медицине. Это требует увеличения выигрыша в энергии примерно в 100 раз, и возможно, расширения структур или создания нескольких каналов рядом друг с другом.

Интересно, что команда FAU работает совместно с коллегами из Стэнфордского университета над проектом "Ускоритель на чипе", который получает финансирование от Фонда Гордона и Бетти Мур. Это доказывает, что идеи такого рода разрабатываются не только на одной стороне океана.

Читайте также

Китайский исследователь с помощью ChatGPT решил математическую задачу, над которой бились более 20 лет

Китайский исследователь с помощью ChatGPT решил математическую задачу, над которой бились более 20 лет

Мужчина спрятал инструкции для ИИ в судебных документах и получил запрет на электронную подачу

Мужчина спрятал инструкции для ИИ в судебных документах и получил запрет на электронную подачу

США и Япония хотят добывать редкоземельные металлы на глубине 6 км

США и Япония хотят добывать редкоземельные металлы на глубине 6 км

В России создали искусственное ухо с помощью гибридной 3D-биопечати

В России создали искусственное ухо с помощью гибридной 3D-биопечати

В Китае создали простую роборуку BioflexBot, которая оказалась гибче человеческой

В Китае создали простую роборуку BioflexBot, которая оказалась гибче человеческой

ИИ помог найти опасную уязвимость Zoom всего за 20 запросов

ИИ помог найти опасную уязвимость Zoom всего за 20 запросов

Цифровые двойники помогут наделить вагон-термос беспрецедентными свойствами

Цифровые двойники помогут наделить вагон-термос беспрецедентными свойствами

В МАИ научили дроны видеть препятствия и думать самостоятельно

В МАИ научили дроны видеть препятствия и думать самостоятельно

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

Как РЛС Вадима Мацкевича решила исход Корейской войны

Как РЛС Вадима Мацкевича решила исход Корейской войны

Падение ступени Falcon 9 на Луну подняло вопрос о космическом мусоре

Падение ступени Falcon 9 на Луну подняло вопрос о космическом мусоре

Спутник CosmoCube размером с чемодан заглянет в «темные века» Вселенной

Спутник CosmoCube размером с чемодан заглянет в «темные века» Вселенной

В России созданы планарные ионные ловушки для квантовых компьютеров

В России созданы планарные ионные ловушки для квантовых компьютеров

Рождение сверхпрочных материалов: как нанопокрытия обманывают физику разрушения

Рождение сверхпрочных материалов: как нанопокрытия обманывают физику разрушения