Ученые создали концепт настольного ускорителя частиц для генерации рентгеновских лучей

Исследователи разработали концепцию компактного ускорителя частиц, который может генерировать интенсивное рентгеновское излучение и помещаться на обычном столе. В отличие от современных синхротронных источников света размером с футбольный стадион, новая разработка использует углеродные нанотрубки и лазерное излучение для создания рентгеновских лучей на микрочипе.

Принцип работы основан на использовании поверхностных плазмон-поляритонов — волн, образующихся при взаимодействии лазерного света с поверхностью материала. Круговой поляризованный лазерный импульс, напоминающий по форме штопор, направляется через полую микротрубку, где захватывает и ускоряет электроны, заставляя их двигаться по спирали.

Исследовательская группа под руководством Бифенга Лэя провела 3D-моделирование, показавшее, что такое взаимодействие может создавать электрические поля силой в несколько теравольт на метр — значительно превосходя возможности современных ускорительных технологий.

Углеродные нанотрубки в этой системе выдерживают чрезвычайно высокие электрические поля и могут быть выращены в виде «леса» вертикально ориентированных полых трубок. Эта архитектура обеспечивает идеальную среду для взаимодействия лазерного света с электронами по принципу «квантового замка и ключа».

Разработка может сделать передовые рентгеновские технологии доступными для больниц, университетов и промышленных лабораторий. В медицине это может означать более четкие маммограммы и новые методы визуализации мягких тканей без контрастных веществ, а в разработке лекарств — ускоренный анализ белковых структур.

ИИ: В 2025 году такие разработки особенно актуальны, поскольку демократизация доступа к передовым исследовательским инструментам может значительно ускорить научный прогресс в различных областях.