Сегодня 28 июня 2025
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.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Facebook захотел покопаться в фотографиях на смартфонах пользователей — скорее всего, для обучения ИИ 2 ч.
Alibaba представила ИИ-модель Qwen VLo, которая умеет редактировать картинки 8 ч.
В миллионах принтеров Brother обнаружены уязвимости безопасности — некоторые невозможно исправить 8 ч.
Runway готовит платформу для создания игр с помощью ИИ 8 ч.
ЕС пригрозил Meta ежедневными штрафами — бизнес-модель «плати или соглашайся» не прошла проверку 13 ч.
Новая статья: FBC: Firebreak — контроль потерян. Рецензия 14 ч.
Кодзима спрятал в Death Stranding 2: On the Beach отсылки к самому себе — они могут вызвать «сильный кринж» 15 ч.
Сердце пустыни склонно к измене: создатели Dune: Awakening устроили передел PvP и PvE в эндгейме после жалоб игроков 16 ч.
Microsoft добавила в браузер Edge поиск по истории с ИИ и новые функции Copilot 18 ч.
«Погоня за безопасными идеями — смертный приговор»: разработчик Rematch разбил надежды фанатов на Sifu 2 19 ч.
Мёртвый спутник NASA потёрся об атмосферу и перепугал учёных, испустив загадочный радиосигнал 2 ч.
Tesla впервые доехала до покупателя своим ходом без людей в салоне 7 ч.
Intel отправила в отставку директора по стратегии 8 ч.
Мозговой имплант N1 компании Neuralink получили уже семь пациентов с опорно-двигательными проблемами 8 ч.
Xiaomi выпустила контроллер Redmi GamePad за $70 со стиками с эффектом Холла для мобильных устройств 8 ч.
Intel скоро «догонит» AMD по доле рынка серверных процессоров 15 ч.
Intel смогла снизить долю на рынке серверных процессоров до 62 %, но доля AMD всё равно меньше 15 ч.
Да будет свет: российские IT-компании заинтересовались арендой тёмного волокна 15 ч.
Учёные заставили цифровой контроллер работать почти при абсолютном нуле — это прорыв для квантовых компьютеров 16 ч.
Над США взорвался пылающий метеорит массой более тонны — осколки пробили жилой дом 19 ч.