Os cientistas criaram o primeiro acelerador de elétrons nanofotônico do mundo, que acelera partículas carregadas negativamente com minipulsos de laser e é pequeno o suficiente para caber em uma moeda.
Com informações de Live Science.
Cientistas recentemente ligaram pela primeira vez o menor acelerador de partículas do mundo. O minúsculo triunfo tecnológico, que tem aproximadamente o tamanho de uma pequena moeda, poderia abrir a porta para uma ampla gama de aplicações, incluindo o uso de pequenos aceleradores de partículas dentro de pacientes humanos.
A nova máquina, conhecida como acelerador de elétrons nanofotônico (NEA), consiste em um pequeno microchip que abriga um tubo de vácuo ainda menor, composto por milhares de “pilares” individuais. Os pesquisadores podem acelerar elétrons disparando miniraios laser contra esses pilares.
O tubo de aceleração principal tem aproximadamente 0,02 polegada (0,5 milímetro) de comprimento, o que é 54 milhões de vezes mais curto que o anel de 16,8 milhas (27 quilômetros) que constitui o Grande Colisor de Hádrons (LHC) do CERN na Suíça – o maior do mundo . e o mais poderoso acelerador de partículas, que descobriu uma série de novas partículas, incluindo o bóson de Higgs (ou partícula de Deus), neutrinos fantasmagóricos , o méson charmoso e a misteriosa partícula X.
O interior do minúsculo túnel tem apenas cerca de 225 nanômetros de largura. Para contextualizar, os cabelos humanos têm de 80.000 a 100.000 nanômetros de espessura, de acordo com o Instituto Nacional de Nanotecnologia.
Em um novo estudo, publicado em 18 de outubro na revista Nature, pesquisadores da Universidade Friedrich-Alexander de Erlangen-Nuremberg (FAU), na Alemanha, usaram a pequena engenhoca para acelerar elétrons de um valor energético de 28,4 quiloelétrons-volts para 40,7 keV, o que é um aumento de cerca de 43%.
É a primeira vez que um acelerador de elétrons nanofotônico, proposto pela primeira vez em 2015, é acionado com sucesso, escreveram os pesquisadores em um comunicado. (Pesquisadores da Universidade de Stanford já repetiram o feito com seu miniacelerador, mas seus resultados ainda estão em análise).
“Pela primeira vez, podemos realmente falar sobre um acelerador de partículas em um [micro]chip”, disse o co-autor do estudo Roy Shiloh, físico da FAU, no comunicado.
O LHC usa mais de 9.000 ímãs para criar um campo magnético que acelera as partículas a cerca de 99,9% da velocidade da luz. O NEA também cria um campo magnético, mas funciona disparando feixes de luz nos pilares do tubo de vácuo; isso amplifica a energia da maneira certa, mas o campo de energia resultante é muito mais fraco.
Os elétrons acelerados pelo NEA têm apenas cerca de um milionésimo da energia que as partículas aceleradas pelo LHC possuem. No entanto, os pesquisadores acreditam que podem melhorar o design do NEA usando materiais alternativos ou empilhando vários tubos próximos uns dos outros, o que poderia acelerar ainda mais as partículas. Ainda assim, eles nunca chegarão nem perto dos mesmos níveis de energia dos grandes colisores.
Isso pode não ser mau, dado que o principal objetivo da criação destes aceleradores é utilizar a energia emitida pelos elétrons acelerados em tratamentos médicos direcionados que podem substituir formas mais prejudiciais de radioterapia, que é usada para matar células cancerígenas.
“A aplicação dos sonhos seria colocar um acelerador de partículas em um endoscópio para poder administrar radioterapia diretamente na área afetada do corpo”, escreveu o principal autor do estudo, Tomáš Chlouba, físico da FAU, no comunicado. Mas isso ainda está muito longe, acrescentou.
