Los investigadores crean un acelerador de partículas en un chip

 

Por Ryan Whitwam 

Traducido Por L. Domenech

Sin duda ha oído hablar del Gran Colisionador de Hadrones (LHC), el acelerador de partículas masivo que se extiende a ambos lados de la frontera entre Francia y Suiza. El gran tamaño de este instrumento permite a los científicos realizar investigaciones de vanguardia, pero los aceleradores de partículas podrían ser útiles en muchos campos si no fueran tan grandes. 

El LHC hace lo mismo que este chip pero a una escala mucho mayor. Crédito: Maximilien Brice / CERN

La era de los colisionadores del tamaño de una habitación (y más grandes) puede estar llegando a su fin ahora que los investigadores de Stanford han desarrollado un acelerador de partículas a nanoescala que cabe en un solo chip de silicio. Los aceleradores de tamaño completo como el LHC empujan haces de partículas a velocidades extremadamente altas, lo que permite a los científicos estudiar las minucias del universo cuando dos partículas chocan. Cuanto más larga sea la línea de luz, mayor será la velocidad máxima. Mantener estos rayos confinados también requiere imanes extremadamente poderosos. Todo se suma a un equipo voluminoso que no es práctico para la mayoría de las aplicaciones. Por ejemplo, los tratamientos de radiación contra el cáncer con un acelerador de partículas podrían ser mucho más seguros y eficaces que los métodos tradicionales. El equipo del Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC de Stanford no se propuso construir algo tan poderoso como un acelerador que ocupa toda una habitación. El chip presenta un túnel sellado al vacío de 30 micrómetros de largo y más delgado que un cabello humano. Puede ver uno de los canales de arriba: los electrones viajan de izquierda a derecha, impulsados ​​por 100.000 pulsos de láser infrarrojo por segundo, todos ellos cuidadosamente sincronizados para crear un haz de electrones continuo. El chip es actualmente una prueba de concepto, pero no es lo suficientemente potente para aplicaciones de investigación médica con solo 0,915 kiloelectronvoltios (keV). El equipo estima que necesitaría 1 millón de electronvoltios (1 MeV) para que el sistema sea útil para la investigación médica. Eso es el equivalente a acelerar electrones al 94 por ciento de la velocidad de la luz, y el prototipo está mil veces menos que eso. Aún así, el equipo tiene la esperanza de que este diseño pueda ampliarse. El chip es un circuito totalmente integrado con todos los componentes necesarios incorporados; un aumento en la densidad del canal debería producir un aumento en la energía del haz. El objetivo actual del equipo es mejorar el diseño actual para agregar 1,000 etapas de aceleración, desde el diseño actual de una sola etapa. Eso significaría 1,000 canales de aceleración como el que se ve arriba, que deberían caber en un chip de aproximadamente una pulgada de ancho. Eso le daría al acelerador en un chip resultante suficiente potencia para ser útil en la investigación médica. Esto podría suceder tan pronto como a fines de 2020.

El original de este artículo se puede leer en Medium / ExtremeTech