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 minirrayos láser a estos pilares.
El tubo de aceleración principal tiene aproximadamente 0,5 milímetros de largo, 54 millones de veces más corto que el anillo de 27 kilómetros que forma el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN en Suiza, el acelerador de partículas más grande y potente del mundo, que ha descubierto una serie de nuevos partículas que incluyen el bosón de Higgs (o partícula de Dios), neutrinos fantasmales, el mesón encantador y la 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.
En un nuevo estudio, publicado el 18 de octubre en la revista Nature, investigadores 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 es un aumento de alrededor del 43%. Es la primera vez que se activa con éxito un acelerador de electrones nanofotónicos, propuesto por primera vez en 2015, escribieron los investigadores en un comunicado. 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, realmente podemos hablar de un acelerador de partículas en un [micro]chip”, dijo en el comunicado el coautor del estudio Roy Shiloh, físico de la FAU.
El LHC utiliza más de 9.000 imanes para crear un campo magnético que acelera las partículas a aproximadamente el 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. 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”, escribió en el comunicado el autor principal del estudio, Tomáš Chlouba, físico de la FAU. Pero esto todavía está muy lejos, añadió.
Fuente: Live Science.
