Recientemente, los científicos pusieron en marcha por primera vez el acelerador de partículas más pequeño del mundo. El pequeño triunfo tecnológico, que tiene aproximadamente el tamaño de una moneda pequeña, podría abrir la puerta a una amplia gama de aplicaciones, incluido el uso de diminutos aceleradores de partículas dentro de pacientes humanos.
La nueva máquina, conocida como acelerador de electrones nanofotónicos (NEA), consta de un pequeño microchip que alberga un tubo de vacío aún más pequeño formado por miles de “pilares” individuales. Los investigadores pueden acelerar electrones disparando mini rayos láser a estos pilares.
El tubo de aceleración principal tiene aproximadamente 0,02 pulgadas (0,5 milímetros) de largo, que es 54 millones de veces más corto que el anillo de 16,8 millas (27 kilómetros) de largo que forma CERN‘s Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en Suiza, el acelerador de partículas más grande y potente del mundo, que ha descubierto una serie de nuevas partículas, incluida la bosón de Higgs (o partícula de Dios), neutrinos fantasmalesel encanto mesón y el misteriosa partícula X.
El interior del pequeño túnel tiene sólo unos 225 nanómetros de ancho. Por contexto, el cabello humano tiene entre 80.000 y 100.000 nanómetros de espesor, según el Instituto Nacional de Nanotecnología.
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En un nuevo estudio, publicado el 18 de octubre en la revista Naturalezainvestigadores de la Universidad Friedrich-Alexander de Erlangen-Nuremberg (FAU) en Alemania utilizaron el pequeño artilugio para acelerar electrones desde un valor energético de 28,4 kiloelectrones voltios a 40,7 keV, lo que supone un aumento de alrededor del 43%.
Es la primera vez que se utiliza un acelerador de electrones nanofotónico, que fue propuesto por primera vez en 2015ha sido despedido con éxito, escribieron los investigadores en un declaración. (Investigadores de la Universidad de Stanford ya han repetido la hazaña con su mini acelerador, pero sus resultados aún están en revisión).
“Por primera vez podemos hablar realmente de un acelerador de partículas en un [micro]chip”, coautor del estudio Roy Shilohdijo un físico de la FAU, en el comunicado.
El LHC Utiliza más de 9.000 imanes para crear un campo magnético que acelera las partículas a alrededor del 99,9% de la velocidad de la luz. El NEA también crea un campo magnético, pero funciona disparando rayos de luz a los pilares del tubo de vacío; esto amplifica la energía de la manera correcta, pero el campo de energía resultante es mucho más débil.
Los electrones acelerados por el NEA sólo tienen alrededor de una millonésima parte de la energía que tienen las partículas aceleradas por el LHC. Sin embargo, los investigadores creen que pueden mejorar el diseño de la NEA utilizando materiales alternativos o apilando varios tubos uno al lado del otro, lo que podría acelerar aún más las partículas. Aún así, nunca alcanzarán los mismos niveles de energía que los grandes colisionadores.
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Puede que eso no sea malo, dado que el objetivo principal de la creación de estos aceleradores es utilizar la energía emitida por los electrones acelerados en tratamientos médicos específicos que pueden reemplazar formas más dañinas de radioterapia, que se utiliza para matar células cancerosas.
“La aplicación soñada sería colocar un acelerador de partículas en un endoscopio para poder administrar radioterapia directamente en la zona afectada del cuerpo”, afirma el autor principal del estudio. Tomaš Chlouba, escribió un físico de la FAU en el comunicado. Pero esto todavía está muy lejos, añadió.