Urychlovač na čipu
Urychlovač částic pro specifické úkoly nemusí měřit kilometry. Vejde se na bříško prstu.
Díky metodám mikrotechnologie a nanotechnologie se v současnosti daří neuvěřitelně zmenšovat různá zařízení. Po chemických laboratořích, vysílačkách nebo počítačích na čipu teď vznikl i urychlovač částic, který se vejde na drobný optoelektronický čip. Sestrojili ho odborníci z americké Stanfordovy univerzity ve spolupráci s týmem soustředěným kolem velkého lineárního urychlovače SLAC, který funguje v rámci laboratoře Ministerstva energetiky USA.
Běžné urychlovače nabitých částic mají rozměry v řádu stovek metrů či kilometrů, někdy jsou ještě větší. Stanfordská skupina však vytvořila drobnou strukturu z křemenného skla dlouhou 3 milimetry, která je analogii urychlovače. Elektrony v ní dokonce získají určitou porci energie na desetkrát menší dráze než je obvyklé u běžných velkých urychlovačů. Postupným vývojem by se dokonce dala tato urychlovací účinnost ještě několikrát zvýšit. Urychlovač vytvořený z řetězu těchto drobných urychlovacích čipů by pak např. na dráze 100 metrů dokázal urychlit částici stejně jako současný velký lineární urychlovač SLAC. Ten je dlouhý 3 kilometry.
Často však není třeba podobných špičkových výkonů. Například v medicíně či diagnostice materiálů mohou najít své využití i mnohem menší a méně výkonné urychlovače tohoto typu, dlouhé třeba jen několik metrů či decimetrů. Urychlovače na bázi mikro- a nanotechnologie by se tak mohly stát jádrem stolních nebo dokonce přenosných rentgenových skenerů či jiných diagnostických přístrojů.
Laser a chytré nanotvary
Urychlování uvnitř křemenného čipu probíhá jinak než v rámci stávajících velkých urychlovačů. Místo obvyklých mikrovlnných “šťouchanců” se zde částicím dostává spršek infračerveného laserového světla, které se po střetu s přesně vyhloubenými nanostrukturami ve tvaru hřebínků uvnitř čipu mění na elektrická pole. Právě tato pole pohánějí elektrony se zhruba 10x větší účinností.
Současné experimenty s urychlovači na čipu probíhají tak, že elektrony jsou nejdříve urychleny na dostatečnou rychlost v běžném urychlovači. Teprve pak jsou navedeny do mikroskopického kanálku uvnitř křemenného čipu, jehož průměr činí pouhou polovinu mikrometru a délka jen půl milimetru. Zde pak získají naprostou většinu své energie. V budoucích kompaktních zařízeních tohoto typu už běžný velký urychlovač samozřejmě figurovat nebude. Je možné, že počáteční urychlení částic zde zajistí také lasery.
Zdroje: SLAC (Stanford), Forbes, Popular Science, Phys.Org, SciTechDaily
