Компактный ускоритель частиц может помочь в лечении рака

Компактный ускоритель частиц может помочь в лечении рака

Ускорители частиц могли бы быть невероятно полезны для медицины – если бы они не были такими огромными. Например, ускоритель SLAC имеет длину почти 3,2 километра, в то время как Большой Адронный Коллайдер ЦЕРНа (БАК) целых 27 км. Теперь ученые сумели уменьшить технологию до размеров компьютерного чипа, что может привести к более точной лучевой терапии рака.

В обычных ускорителях частицы излучаются через вакуумные трубки и ускоряются до невероятно высоких скоростей. Ускоритель SLAC придает своим частицам ускорение, облучая их микроволнами, в то время как БАК использует сверхпроводящие электромагниты.

Оборудование, необходимое для этого, делает эти системы очень громоздкими и трудно масштабируемыми для использования в больницах и небольших научных учреждениях. В прошлом CERN удалось создать меньший прототип, всего около 2 метров в длину, а теперь команда из Стэнфорда и SLAC создала еще меньшую версию, которая помещается на одном кремниевом чипе.

Благодаря новой конструкции электроны излучаются через вакуумно-герметичный канал длиной 30 микрометров - тоньше человеческого волоса. Вместо микроволн или магнитов устройство ускоряет свои частицы с помощью инфракрасного света, который проходит через кремниевые провода, которые пронизывают стенки канала.

В своем нынешнем виде этот ускоритель частиц на чипе не готов к практическому использованию, но он показывает, что эта концепция работает. На данный момент ему удалось придать электронам только энергию в 0,915 килоэлектронвольт (кэВ), что примерно в тысячу раз меньше, чем требуется для научных исследований или медицинских применений.

Но к концу года ученые планируют достичь мощности в 1 мегаэлектронвольт (МэВ), или примерно в тысячу раз больше энергии, чем в нынешнем виде. Сделать это довольно просто – исследователи продублируют один и тот же участок канала 1000 раз, который должен поместиться на чипе размером всего 2,5 см в длину.

Так для чего же на самом деле может быть использован ускоритель частиц на чипе? Первое применение может быть более целенаправленная терапия рака. Электроны, ускоренные через это устройство, могут быть направлены так, чтобы воздействовать на раковые клетки непосредственно, не задев здоровые клетки поблизости.

Ставьте лайки и подписывайтесь на наш канал AB-News Новости науки