Miniaturní urychlovače na čipu

16. říjen 2013 | 06.00 |

Urychlovače částic často chápeme jako velmi rozměrná zařízení, která slouží zejména ke studiu elementárních částic hmoty. V urychlovačích získávají nabité částice (elektrony, pozitrony, ionty) díky jednorázovému nebo vícenásobnému urychlení rozdílem potenciálů elektrického pole požadovanou kinetickou energii. Několik kilometrů dlouhé lineární urychlovače byly postupně z praktických důvodů nahrazovány urychlovači kruhovými,  kde je trajektorie urychlovaných částic zakřivena magnetickým polem. Urychlovače elektronů se nakonec dostaly i do domácností v podobě klasických televizních obrazovek typu CRT. V blízké budoucnosti se může nová technologie urychlovačů částic na čipu, stát součástí i mobilního telefonu.

Tým vědců ze Stanfordovy univerzity ve spolupráci s laboratoří amerického ministerstva energetiky SLAC National Accelerator Laboratory vytvořil pomocí nanotechnologií čip menší než zrnko rýže, s nímž je možné urychlovat elektrony. Miniaturní kvádříčky z křemenného skla urychlují elektrony bez potřeby vysokého napětí na gradientu 300 milionů elektronvoltů na jeden metr. To je 10x více, než zvládne známý, 3 km dlouhý, lineární urychlovač SLAC  ve  Stanfordu.

Elektrony jsou před vstupem do křemenné destičky urychleny na rychlosti blížící se rychlosti světla, aby je pak po průchodu mikroskopickými kanálky s příčnými dutinkami ještě navíc urychlilo elektrické pole infračerveného laseru. Urychlené elektrony pak vylétávají z kanálku v pulsech stejné frekvence, jakou má budící laser.

 Urychlovače na čipu se zatím potýkají s problémy s technologii urychlování elektronů blížící se rychlosti světla před jejich vstupem do vlastního urychlovače na čipu. Pokud se tyto komplikace podaří vyřešit, čeká urychlovače na čipu velká budoucnost. Zejména spolufinancování výzkumu americkou vládní agenturou DARPA, dává tušit použití přenosných kapesních urychlovačů ve vojenství. Urychlovače na čipu by se tak mohly stát základem malých přenosných rentgenů pro použití v terénu, nemocnicích či ve výzkumu. 

Zpět na hlavní stranu blogu

Hodnocení

1 · 2 · 3 · 4 · 5
známka: 0.00 (0x)
známkování jako ve škole: 1 = nejlepší, 5 = nejhorší

Komentáře