Учените изградиха ускорител на частици върху чип с микро размери
Сложният дизайн на чипа е генериран от компютър. Толкова иновативен, че никой инженер нямаше да се сети за сътворяването му. Най-големият ускорител на частици в света, Големият адронен колайдер, е гаргантуанска структура, която се простира под земята по протежение на 17 мили. Няколко милиарда долара са похарчени за изграждането и експлоатацията му.
Сега учените са разработили ново устройство в другия край на спектъра на размерите, възлизайки само на скромните 30 микрона. Това е около половината от ширината на човешки косъм. Малкият инструмент е последният пробив в международните усилия за разработване на ускорител върху чип. Това е миниатюрен ускорители за частици с широк спектър от потенциални приложения в материалите, химията и медицината.
Потенциални ползи
Машината с микроразмер, която се нарича диелектричен лазерен ускорител (DLA), в крайна сметка може да доведе до по-евтина и по-компактна версия на ускорители, които работят в енергийния диапазон на мегаелектронволтажа (MeV). Такива инструменти включват рентгенови апарати, радиационни устройства за лечение на рак, както и промишлено сканиращо оборудване, наред с много други.
Минали постижения
Предишни експерименти показаха, че източник на светлина, наречен лазер в свободно пространство, може да ускори частиците. Новият прототип може да се похвали с нов дизайн, който постепенно се увеличава до капацитета на MeV и може да ускори частиците до около 94 процента от скоростта на светлината. Това е първата демонстрация на чип на диелектричен лазерен ускорител. Вече е отворен пътят към по – добра мащабируемост и здравина.
Изследователите успяха да постигнат този пробив с техника, наречена фотонен обратен подход. Това означава, че дизайнът на ускорителя е генериран от компютър, който използва алгоритми за оптимизация. Така се отчита финото поведение на светлината в наноразмерните образувания.
Структурата, която удовлетворява изискванията на екипа е чип, в който са гравирани канали за коррални електрони. Когато се взривят с инфрачервен лазерен импулс, електроните получават усилване на скоростта и ниво на енергия от около 1 килоелектронволт (KeV). Трудно е да се постигне такъв проект без обратната техника на проектиране. Немислимо е чрез използване на класически подходи.
Изграждане на прототипа
На този етап новият DLA дизайн може да администрира само едно ускорение на електроните, за да влезе в обхвата на MeV. Екипът смята, че ще са необходими около пет до десет години за изграждането на този прототип. Това би могло да намали разходите и да увеличи прецизността в множество области, особено в здравеопазването.
