Aceleradores de partículas como el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) son instrumentos increíblemente útiles, y generalmente increíblemente enormes, para estudiar algunos de los fundamentos de la física de partículas. Pero ahora los científicos han logrado colocar uno en un chip de silicio.
No es tan poderoso como las versiones más grandes, como cabría esperar, pero el nuevo chip acelerador de partículas aún podría ser muy útil para los investigadores que no pueden acceder a configuraciones gigantescas de aceleradores de partículas.
Si bien este primer modelo es solo un prototipo, el equipo detrás de él espera que sea un primer paso para proporcionar una alternativa más compacta a los conocidos aceleradores de partículas masivas, incluidos el LHC y el Laboratorio Acelerador Nacional SLAC
"Los aceleradores más grandes son como telescopios potentes" dice el ingeniero eléctrico Jelena Vuckovic, de la Universidad de Stanford. "Solo hay unos pocos en el mundo y los científicos deben venir a lugares como SLAC para usarlos".
"Queremos miniaturizar la tecnología del acelerador de manera que sea una herramienta de investigación más accesible".
Para lograr esto, los investigadores recurrieron a las longitudes de onda mucho más cortas de los láseres en lugar de la aceleración de microondas convencional utilizada en SLAC.
Tallaron un canal a nanoescala de silicio, menos del ancho de un cabello humano, lo sellaron al vacío y luego impulsaron electrones a través de él utilizando pulsos de luz infrarroja (silicio aparece transparente
Los investigadores utilizaron lo que describen como un enfoque 'inverso' para diseñar el acelerador de partículas, primero calculando cuánta energía de la luz querían entregar y luego trabajando hacia atrás para crear estructuras a nanoescala capaces de suministrarlo.
Si bien la aceleración láser se ha probado antes, esta es la primera vez que los científicos han podido construir un sistema acelerador completo en un espacio tan pequeño, en parte debido a los algoritmos informáticos que ayudaron en el diseño de la configuración.
(Sapra et al / Ciencia)
"No solo tiene que demostrar la capacidad de acoplar la luz láser a los electrones en estas estructuras muy pequeñas, sino que debe generar los electrones y hacer que también se transmitan por el canal", dijo el físico Robert Byer, de la Universidad de Stanford. Sophie Bushwick en Científico americano.
La buena noticia es que esto debería conducir a un acceso más barato y más fácil a la tecnología para los investigadores, que luego pueden aplicarla en una variedad de escenarios que cubren la química, la biología y la ciencia de los materiales. Los que están detrás del estudio lo han comparado con la PC doméstica que reemplaza las computadoras centrales que solían ocupar habitaciones enteras.
La investigación ha sido publicada en Ciencias.