ساخت کوچک‌ترین شتاب‌دهنده ذرات جهان به اندازه یک سکه!

شتاب‌دهنده ذرات کاربرد‌های گوناگونی در رشته‌های مختلف علمی، صنعتی و پزشکی دارند. درمان با این شتاب‌دهنده‌های کوچک می‌تواند جایگزین پرتودرمانی بیماران سرطانی شود.

کد خبر: ۶۶۳۵۸۴

تاریخ: ۱۴ آبان ۱۴۰۲ - ۱۴:۴۸

دانشمندان موفق شدند کوچک‌ترین شتاب‌دهنده ذرات در جهان را بسازند. این شتاب‌دهنده شاید در اندازه کوچک باشد (هم‌اندازه یک سکه کوچک)، اما می‌تواند در طیف گسترده‌ای از رشته‌های علمی، صنعتی و پزشکی کاربرد داشته باشد. برای مثال، از این شتاب‌دهنده ذرات می‌توان برای درمان بیماران سرطانی کمک گرفت.

براساس گزارش نیچر، این ماشین جدید که با عنوان «شتاب‌دهنده الکترونی نانوفوتونیکی» یا NEA شناخته می‌شود، از ریزتراشه‌ای کوچک تشکیل شده که یک لوله خلأ کوچک‌تر حاوی هزاران «ستون» جداگانه در آن قرار گرفته است. محققان می‌توانند با شلیک پرتو‌های لیزری کوچک به این ستون‌ها، به الکترون‌ها شتاب دهند.

شتاب‌دهنده ذرات با ابعادی بسیار کوچک

لوله شتاب اصلی تقریباً ۰.۰۲ اینچ (۰.۵ میلی‌متر) طول دارد که ۵۴ میلیون بار کوتاه‌تر از حلقه ۲۷ کیلومتری برخورددهنده بزرگ هادرون (LHC) است. برخورددهنده هادرون در سوئیس قرار دارد و بزرگ‌ترین شتاب‌دهنده ذرات در جهان به شمار می‌آید. این شتاب‌دهنده بزرگ طیفی از ذرات جدید ازجمله بوزون هیگز، نوترینو‌های شبح‌واره، مزون افسون و ذره مرموز X را کشف کرده است.

این تونل شتاب‌دهنده جدید تنها حدود ۲۲۵ نانومتر عرض دارد (برای مقایسه موی انسان ۸۰ هزار تا ۱۰۰ هزار نانومتر ضخامت دارد). الکترون‌هایی که توسط NEA شتاب می‌گیرند فقط از حدود یک‌میلیونیم انرژی ذرات شتاب‌گرفته توسط LHC برخوردارند. بااین‌حال، محققان بر این باورند که می‌توانند طراحی NEA را با استفاده از مواد جایگزین یا چیدن لوله‌های متعدد در کنار یکدیگر بهبود ببخشند تا سرعت ذرات را بیشتر کنند. بااین‌حال، سرعت شتاب‌دهنده جدید هرگز به سطح انرژی مشابه شتاب‌دهنده بزرگ LHC نخواهد رسید.

هدف اصلی از ایجاد این شتاب‌دهنده‌ها، استفاده از انرژی منتشرشده توسط الکترون‌های شتاب‌دار در درمان‌های پزشکی است. درمان با شتاب‌دهنده‌ها می‌تواند جایگزین روش پرریسک پرتودرمانی شود که برای کشتن سلول‌های سرطانی استفاده می‌شود. البته هنوز راه زیادی تا درمان با شتاب‌دهنده‌ها وجود دارد.