Crean acelerador de partículas más pequeño que un grano de arroz

En un avance que podría reducir drásticamente los aceleradores de partículas para la ciencia y la medicina, científicos del Laboratorio del Acelerador Nacional (SLAC) del Departamento de Energía estadounidense y la Universidad de Stanford han logrado desarrollar un chip de vidrio más pequeño que un grano de arroz capaz de acelerar electrones 10 veces más rápido que la tecnología convencional.

Actualmente los aceleradores utilizan microondas para aumentar la energía de los electrones. Por lo que en la búsqueda de alternativas más económicas los investigadores utilizaron láseres ultrarrápidos para accionar el acelerador.

En los experimentos en el chip acelerador, los electrones son acelerados primero cerca de la velocidad de la luz en un acelerador convencional, posteriormente son conducidos al chip de vidrio de cuarzo de apenas medio milímetro de largo a un pequeño canal de media micra modelado a nanoescala con diferentes espacios para que la luz del láser infrarrojo genere campos eléctricos que interaccionan con los electrones aumentando su energía.

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“Todavía tenemos una serie de desafíos hasta que esta tecnología pueda funcionar para su uso en el mundo real, pero con el tiempo se reducirá sustancialmente el tamaño y el costo de los futuros colisionadores de partículas de alta energía y de esta manera seremos capaces de explorar el mundo de las partículas y de las fuerzas fundamentales de una manera sencilla”, dijo Joel England, físico del SLAC responsable de la investigación.

Debido a que emplea láseres comerciales y técnicas de producción en masa a bajo costo, los investigadores creen que será el escenario para las nuevas generaciones de aceleradores de “mesa”. En su máximo potencial, el nuevo “chip acelerador ” pudo igualar el poder de aceleración del acelerador lineal del SLAC de 3,2 kilómetros de largo en poco más de 30 metros y entregar un millón de pulsos más de electrones por segundo, logrando un gradiente de aceleración, o la cantidad de energía obtenida por unidad de longitud, de 300 millones de electrón-voltios por metro.

“Nuestro objetivo final de esta estructura es mil millones de electronvoltios por metro, y ya llevamos un tercio del camino en nuestra primera experiencia”, dijo el profesor de Stanford Robert Byer, investigador del estudio.

Los investigadores esperan que esta tecnología en desarrollo vaya más allá de la investigación en física de partículas, pues ellos refieren que estos aceleradores láser podrían conducir a maquinas compactas de rayos X que puedan mejorar la atención médica, proporcionando imágenes más asequibles para hospitales así como para laboratorios en las ciencias biológicas y de materiales.

Referencia: Nature

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