Сегодня 18 апреля 2024
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Учёные приблизились к созданию ускорителя электронов размером с обувную коробку

Исследователи из Стэнфордского университета разработали и создали крошечный ускоритель электронов, который может быть собран в корпусе размером с коробку из-под обуви. Когда-нибудь они заменят мегадорогие ускорители для передовых исследований в физике и внесут кардинальные перемены в медицинское обслуживание, промышленность и даже повседневную жизнь.

 Источник изображения:  Moore Foundation / Payton Broaddus

Источник изображения: Moore Foundation / Payton Broaddus

Исследователи показали, что кремниевый диэлектрический лазерный ускоритель (DLA) способен как ускорять, так и направлять электроны, создавая сфокусированный пучок электронов высокой энергии. «Если бы электроны были микроскопическими автомобилями, мы бы как будто впервые сели за руль и нажали на газ», — пояснила 23-летняя Пейтон Броддус (Payton Broaddus), кандидат наук в области электротехники и ведущий автор статьи, опубликованной 23 февраля с подробным описанием прорыва в журнале Physical Review Letters.

Сегодня ускорители частиц не отличаются компактностью, начинаясь от размеров с приличный рабочий стол и заканчивая Большим адронным коллайдером с кольцом длиной почти 27 км. Это дорогостоящие научные приборы, использовать которые полноценно могут в основном академические учёные. Создание компактных и относительно недорогих или вовсе недорогих ускорителей позволит применять их в медицине для детальной визуализации внутренних тканей органов человека и для лечения опухолей. Ускорители помогут с анализом материалов, веществ и с неразрушающим контролем качества. Наконец, появятся приборы, по-настоящему показывающие нитратный и даже молекулярный состав купленных в магазине фруктов и овощей.

Около 10 лет назад исследователи из Стэнфорда начали экспериментировать с наноразмерными структурами, изготовленными из кремния и стекла, которые без деформаций выдерживали большие перепады температур, чем металлические части ускорителей. В 2013 году был создан прототип крошечного ускорителя из стекла на основе импульсных инфракрасных лазеров, который успешно разгонял электроны. Под эту разработку Фонд Гордона и Бетти Мур в рамках международного сотрудничества Accelerator on Achip (ACHIP) выделили средства на создание мегаэлектронвольтового ускорителя размером с обувную коробку.

 Изображение трека для создания сфокусированного пучка электронов. Источник изображения: Physical Review Letters

Изображение трека для создания сфокусированного пучка электронов. Источник изображения: Physical Review Letters

В результате исследований была разработана микроструктура, которая оказалась способна фокусировать пучок электронов в двух плоскостях, ускоряя и направляя их вдоль горизонтальной плоскости. Электроны вводятся с одной стороны субмиллиметрового трека, а с обоих его концов происходит импульсное освещение лазерами. Предложенное решение позволило придать электронам дополнительно 25 % энергии — ускорить их до 23,7 кэВ. Это ускорение сопоставимо с возможностями классических настольных ускорителей, но реализовано в «коробке из-под обуви».

Дальнейшее совершенствование схемы позволит поднять энергию ускорения до запланированного уровня в 1 МэВ. Каскад таких ускорителей или использование на начальном этапе других схем, например, этой, созданной коллегами из Университета Фридриха-Александра в Эрлангене и Нюрнберге (FAU), позволит изготавливать компактные усилители с разгоном электронов до субсветовых скоростей. Но это работа для далёкого будущего. Сейчас в этом направлении сделаны хоть и успешные, но только первые шаги.

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Вечерний 3DNews
Каждый будний вечер мы рассылаем сводку новостей без белиберды и рекламы. Две минуты на чтение — и вы в курсе главных событий.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Еврокомиссия не нашла ничего предосудительного в отношениях Microsoft и OpenAI 10 ч.
Stability AI расширила доступ к тестированию Stable Diffusion третьего поколения 10 ч.
Тодд Говард прояснил спорный момент из сериала Fallout — каноничность Fallout: New Vegas в безопасности 10 ч.
Amazon предложит свои «умные» продуктовые тележки сторонним магазинам 11 ч.
Пошаговая ролевая игра SteamWorld Heist спустя девять лет всё-таки получит продолжение — трейлер и подробности SteamWorld Heist II 12 ч.
Дьявол нашептал: сюрреалистическое приключение Indika про одержимую монахиню выйдет раньше запланированного, но только на ПК 12 ч.
Киберпанковый ретрошутер Mullet Mad Jack в стиле аниме 80-х и 90-х получил трейлер с датой выхода 13 ч.
Selectel: российский бизнес озабочен обеспечением безопасности данных 13 ч.
Системные требования, оверлей PlayStation и кроссплей: Sony раскрыла новые подробности Ghost of Tsushima для ПК 13 ч.
«Google Карты» подскажут дорогу к лучшим зарядным станциям для электромобилей 14 ч.
Компания Micron должна получить субсидии в размере $6,1 млрд, об этом сообщат на следующей неделе 3 ч.
Появились изображения первого ноутбука с чипом Qualcomm Snapdragon X Elite — Lenovo Yoga Slim 7 14 2024 Snapdragon Edition 4 ч.
Новая статья: Обзор и тестирование корпуса MSI MPG Gungnir 300R Airflow: сделай это красиво 8 ч.
Delta Computers анонсировала первые российские OCP-серверы на базе Intel Xeon Sapphire Rapids и Emerald Rapids 11 ч.
ИИ переплюнет по энергопотреблению Индию уже к 2030 году, спрогнозировал глава Arm 11 ч.
Акционерам Tesla придётся снова голосовать по поводу выплаты Маску $56 млрд 11 ч.
Учёные создали оптико-механическую квантовую память — она может стать основой квантового интернета 12 ч.
Porsche представила электрический велосипед Cross Performance EXC 2nd Gen стоимостью более $15 000 12 ч.
Apple заявила, что 95 % её поставщиков используют «зелёную» энергию — к 2030 году вся цепочка поставок должна стать углеродно-нейтральной 12 ч.
HP представила 31,5-дюймовый профессиональный 4K-монитор Series 7 Pro 732pk с интерфейсом Thunderbolt 4 12 ч.