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Un acelerador de partículas en miniatura

13/01/2020 -
El Mundo

Un grupo de investigadores acaba de presentar un nuevo chip de silicio que tiene la sorprendente capacidad de acelerar electrones, al igual que hacen las inmensas instalaciones que usan los físicos de partículas. Aunque, obviamente, el pequeño invento recién presentado sólo alcanza una fracción de la velocidad que logran los grandes aceleradores.

En un artículo publicado en Science, el equipo dirigido por la ingeniera eléctrica Jelena Vuckovic del SLAC (Stanford Linear Accelerator Center) explica cómo tallaron un canal a nanoescala de silicio, lo sellaron en el vacío y enviaron electrones a través de esta cavidad, mientras pulsos de luz infrarroja -para los que el silicio es tan transparente como el vidrio para la luz visible- fueron transmitidos por las paredes del canal para acelerar los electrones.

El acelerador en un chip es sólo un prototipo, pero Vuckovic dijo que sus técnicas de diseño y fabricación se pueden ampliar para entregar haces de partículas lo suficientemente acelerados como para realizar experimentos de vanguardia en química, ciencia de materiales y descubrimientos biológicos. No requiere la potencia de un acelerador masivo.

"Los aceleradores más grandes son como telescopios potentes. Sólo hay unos pocos en el mundo y los científicos deben venir a lugares como SLAC para usarlos", dijo Vuckovic. "Queremos miniaturizar la tecnología del acelerador de manera que sea una herramienta de investigación más accesible".

 

PEQUEÑO, PERO ÚTIL

Los miembros del equipo comparan su enfoque con la forma en que la informática evolucionó del mainframe al PC, más pequeño pero útil. La tecnología de acelerador en un chip también podría conducir a nuevas terapias de radiación contra el cáncer, dijo el físico Robert Byer, coautor del artículo. De nuevo, es una cuestión de tamaño. Hoy en día, las máquinas de rayos X médicas llenan una habitación y emiten un haz de radiación que es difícil de enfocar en los tumores, lo que requiere que los pacientes usen protectores de plomo para minimizar el daño colateral.

"En este documento comenzamos a mostrar cómo podría ser posible administrar radiación de haz de electrones directamente a un tumor, sin afectar el tejido sano", dijo Byer, quien dirige el Programa Internacional Accelerator on a Chip, o ACHIP, un esfuerzo más amplio del cual esta investigación actual es una parte.