Μικροσκοπικοί επιταχυντές σωματιδίων

20/07/2018

Συνήθως όταν ακούμε για επιταχυντές σωματιδίων, φανταζόμαστε γιγαντιαίες κατασκευές: σήραγγες πολλών χιλιομέτρων όπου σωματίδια αναπτύσσουν τεράστιες ταχύτητες και μεταφέρουν μεγάλη ποσότητα ενέργειας. Όμως, μερικοί επιστήμονες στην Καλιφόρνια πιστεύουν πως το μικρό είναι ωραίο. Θέλουν να κατασκευάσουν έναν επιταχυντή σε ένα μικροσκοπικό ολοκληρωμένο κύκλωμα ημιαγωγών (τσιπ). Ένας τέτοιος επιταχυντής δεν θα φτάνει την ενέργεια των πολύ μεγαλύτερων εξαδέλφων του, αλλά θα μπορούσε να φέρει επανάσταση στις θεραπευτικές μεθόδους της ιατρικής.

Καταρχήν, τι είναι ένας επιταχυντής;
«Ένας επιταχυντής είναι ένας τρόπος να αυξήσετε την ενέργεια στα σωματίδια», λέει ο Robert Byer, φυσικός στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ. Αν καταφέρετε να αυξήσετε την ενέργεια των σωματιδίων μπορείτε, για παράδειγμα, να «βομβαρδίσετε» με αυτά όγκους ή να δημιουργήσετε ακτίνες Χ για την μελέτη νέων υλικών. Ένας επιταχυντής κατασκευασμένος με αυτόν τον τρόπο θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί από περισσότερους ερευνητές.

Ο Byer προσπαθεί να συρρικνώσει το μέγεθος των επιταχυντών σωματιδίων εδώ και 40 χρόνια. Η ιδέα του είναι να χρησιμοποιήσει λέιζερ για να αυξήσει την ενέργεια των ηλεκτρονίων που κινούνται μέσα στα μικροσκοπικά κανάλια ενός τσιπ ημιαγωγών. Σύμφωνα με τον Byer, πρόκειται για μια μικροσκοπική έκδοση αυτού που συμβαίνει στους μεγαλύτερους επιταχυντές, και είναι μια τεράστια πρόκληση η επίτευξή του σε τόσο μικρή κλίμακα.

Ο Peter Hommelhoff λέει ότι μια από τις δυσκολίες είναι να καθοδηγήσουμε τα επιταχυνόμενα ηλεκτρόνια να φτάσουν στο σημείο που θέλουμε. Το κανάλι επιτάχυνσης είναι πολύ στενό, έτσι πρέπει να δημιουργήσουμε μια πολύ, πολύ στενή δέσμη ηλεκτρονίων που να μπορεί να κινηθεί μέσω του καναλιού. «Σαν να περνάς κλωστή μέσα από μια αόρατη βελόνα», συμπληρώνει ο μεταπτυχιακός φοιτητής Dylan Black.

Οι δοκιμές του μικροσκοπικού επιταχυντή απαιτούν λέιζερ και φακούς και αντλίες που σήμερα καταλαμβάνουν αρκετό χώρο στο εργαστήριο. Αλλά αυτό είναι απλά ο προάγγελος του επιταχυντή. Σύμφωνα με τον R. Joel England, φυσικό στο Stanford Linear Accelerator Center, για να χρησιμοποιηθεί ο μικροσκοπικός επιταχυντής σε πρακτικές εφαρμογές χρειάζονται 5 με 10 χρόνια επιπλέον έρευνας.

Διαβάστε περισσότερα εδώ: https://www.npr.org/sections/health-shots/2018/07/18/630101228/physicists-go-small-lets-put-a-particle-accelerator-on-a-chip?t=1532022464989

Διαβάστε επίσης: Ο πιο μικρός επιταχυντής του κόσμου

ΠΗΓΗ: physicsgg.me