Ускоритель частиц на чипе достиг размера монеты

Ученые исследуют возможность создания ускорителей частиц размером с чип, что может стать революционным прорывом в области технологий. Такие устройства могут найти применение в радиационной терапии для лечения рака кожи и, в долгосрочной перспективе, в создании новых типов лазеров и источников света.

Традиционные ускорители частиц имеют размер от нескольких метров для медицинских приложений до нескольких километров для фундаментальных исследований. Однако диэлектрические материалы могут выдерживать световые поля, которые в тысячи раз сильнее, что побудило ученых исследовать создание диэлектрических ускорителей на основе лазеров. Эти устройства могут привести к созданию "ускорителей на чипе", которые будут гораздо меньше и дешевле, чем традиционные машины.

"Идея создания такого устройства почти такая же старая, как и лазер", - говорит старший автор исследования Петер Хоммельхофф, физик из Университета Эрланген-Нюрнберг в Германии. В рамках нового исследования физики создали канал шириной 225 нанометров и длиной до 0,5 миллиметра. Внутри канала два ряда из 733 столбцов кремния, каждый высотой 2 микрометра, взаимодействовали с лазерными импульсами для генерации ускоряющих сил.

Петер Хоммельхофф отмечает, что их успех связан с качеством изготовления, благодаря которому удалось устранить практически все препятствия, которые могли бы уничтожить электронный пучок. Ученые считают, что их результаты представляют собой большой шаг вперед в этой области.

Применение нанофотонных электронных ускорителей определяется их энергетическими характеристиками. Лечение рака кожи требует электронов с энергией в 10 миллионов электрон-вольт. Сейчас для таких медицинских целей используют ускорители размером в 1 метр. Однако, по словам главного автора исследования Томаша Хлуба, в будущем можно будет заменить их на чипы всего в 1 сантиметр.

Ученые работают над созданием компактного ускорителя, который в первую очередь может быть использован для лечения рака кожи. Хоммельхофф утверждает: "Нам определенно стоит предложить эту идею стартапам в ближайшее время".