الباحثون يصنعون مسرّع الجسيمات على رقاقة

لا شك أنك سمعت عن مصادم الهادرون الكبير (LHC) ، وهو مسرّع الجسيمات الضخم الممتد على الحدود بين فرنسا وسويسرا. يسمح الحجم الكبير لهذه الأداة للعلماء بإجراء أبحاث متطورة ، ولكن يمكن أن تكون مسرعات الجسيمات مفيدة في العديد من المجالات إذا لم تكن ضخمة جدًا. قد يقترب عمر المصادمات بحجم الغرفة (والأكبر) من نهايته الآن بعد أن طور باحثون من ستانفورد a مسرع الجسيمات على نطاق النانو يناسب شريحة سيليكون واحدة.

المسرعات كاملة الحجم مثل LHC تدفع حزم الجسيمات إلى سرعات عالية للغاية ، مما يسمح للعلماء بدراسة تفاصيل الكون عندما يصطدم جسيمان. كلما زاد طول خط الأشعة ، زادت السرعة القصوى. يتطلب إبقاء هذه الحزم محصورة مغناطيسات قوية للغاية أيضًا. كل ذلك يضيف إلى قطعة ضخمة من المعدات ليست عملية لمعظم التطبيقات. على سبيل المثال ، يمكن أن تكون العلاجات الإشعاعية للسرطان بمسرع الجسيمات أكثر أمانًا وفعالية من الطرق التقليدية.



لم يشرع فريق مختبر SLAC الوطني للمسرعات في ستانفورد في بناء شيء قوي مثل المسرع الذي يشغل غرفة كاملة. تحتوي الرقاقة على نفق محكم الإغلاق بطول 30 ميكرومترًا وأرق من شعرة الإنسان. يمكنك رؤية إحدى القنوات أعلاه - تنتقل الإلكترونات من اليسار إلى اليمين ، مدفوعة بمقدار 100000 نبضة ليزر بالأشعة تحت الحمراء في الثانية ، وكلها متزامنة بعناية لإنشاء شعاع إلكتروني مستمر.



يقوم المصادم LHC بنفس الشيء الأساسي مثل هذه الشريحة ولكن على نطاق أكبر بكثير. الائتمان: Maximilien Brice / CERN

تُعد الرقاقة حاليًا إثباتًا للمفهوم ، لكنها ليست قوية بما يكفي لتطبيقات البحث الطبي عند 0.915 كيلو إلكترون فولت فقط (keV). يقدر الفريق أنك ستحتاج إلى مليون إلكترون فولت (1MeV) لجعل النظام مفيدًا للبحث الطبي. هذا يعادل تسريع الإلكترونات إلى 94٪ من سرعة الضوء ، والنموذج الأولي أقل بألف مرة من ذلك. ومع ذلك ، يأمل الفريق في أن يتمكن هذا التصميم من التوسع. الرقاقة عبارة عن دائرة متكاملة تمامًا مع جميع المكونات الضرورية المضمنة - يجب أن تؤدي زيادة كثافة القناة إلى زيادة طاقة الحزمة.



الهدف الحالي للفريق هو تحسين التصميم الحالي لإضافة 1000 مرحلة من التسريع ، بدءًا من التصميم الحالي أحادي المرحلة. قد يعني ذلك 1000 قناة تسريع مثل تلك التي رأيناها أعلاه ، والتي يجب أن تناسب شريحة بعرض بوصة واحدة. من شأن ذلك أن يمنح المُسرِّع الناتج على رقاقة طاقة كافية ليكون مفيدًا في الأبحاث الطبية. قد يحدث هذا في أقرب وقت في أواخر عام 2020.

Copyright © كل الحقوق محفوظة | 2007es.com