Kad spomenemo akcelerator čestica, većina će ljudi pomisliti na veliki akcelerator čestica u CERN-u, koji se proteže 27 kilometara ispod površine Zemlje i koji je odgovoran za pronalazak Higgsovog bozona.
No, što kad bi akceleratori čestica mogli stati na stol u bilo kojem laboratoriju?
Istraživanje koje su proveli istraživači sa Sveučilišta u Liverpoolu, na čelu sa profesorom fizike Carstenom P. Welschem, a koje je prihvaćeno za objavu u časopisu Physical Review Letters, pokazuje kako bi uskoro moglo biti moguće izgradi ultrakompaktne akceleratore, širine samo nekoliko mikrometara (manje od debljine ljudske kose). Ti bi kompaktni akceleratori mogli stvoriti visokoenergetske rendgenske zrake poput onih koje proizvode u velikom akceleratoru.
Naime, sitne strukture, zvane ugljikove nanocjevčice u kombinaciji s laserskom svjetlošću mogu stvoriti briljantne rendgenske zrake na mikročipu, iste onakve kakve se proizvode pomoću uređaja koji se naziva sinkrotronski izvor svjetlosti, a koristi se u velikom akceleratoru.
Kako je pojasnio u svom tekstu za The Conversation, profesor Welsche i njego tim stvorili su mikroskopski sinkrotron u kojem se odvijaju isti fizički principi koji pokreću veliki akcelerator čestica, ali na nano razini.
Jedinstvena arhitektura nanocjevčica, piše profesor Welsche, pruža idealno okruženje za spajanje laserske svjetlosti s elektronima. Kružno polarizirani laser odgovara unutarnjoj strukturi nanocjevčice - slično kao ključ u bravi, zbog čega ga nazivamo kvantnim mehanizmom brave i ključa. 3D simulacije pokazale su da ova interakcija može proizvesti električna polja od nekoliko teravolti (jedan trilijun volti) po metru. To je daleko iznad onoga što trenutne tehnologije akceleratora mogu postići.
Izgradnjom "stolnih akceleratora" ova bi tehnologija, koja je inače skupa i teško dostupna znanstvenicima, mogla bi postati dostupna svima.
Kako pojašnjava Welsch, to bi moglo značiti jasnije mamograme i nove tehnike snimanja koje otkrivaju neviđene detalje u mekim tkivima. I to sve bez kontrastnih sredstava.
To bi ujedno moglo dramatično ubrzati dizajn novih lijekova i terapija, a u znanosti o materijalima dovesti do brzog i preciznog testiranja osjetljivih komponenti.
Welsch i njegov tim u simulaciji su dokazali da je to moguće, a sljedeći je korak eksperimentalna provjera. Ako ona bude uspješna, to bi označilo početak nove generacije ultrakompaktnih izvora značenja.
Veliki akceleratori potaknuli su ogroman znanstvni napredak. Minijaturni akcelerator koji pruža usporedive performanse, mogao bi dovesti ovu tehnologiju u ruke mnogo većeg broja istraživača, ističe prof. Welsch u tekstu za The Conversation.
