Bilim insanları kısa bir süre önce dünyanın en küçük parçacık hızlandırıcısının üretildiğini duyurdu. Küçük bir madeni para büyüklüğündeki bu parça, insan hastaların içinde minik parçacık hızlandırıcıların kullanılması da dahil olmak üzere geniş bir uygulama yelpazesine sahip olacak.
Nanofotonik elektron hızlandırıcı (NEA) olarak bilinen yeni makine, binlerce ayrı sütundan oluşan ve daha küçük bir vakum tüpünü barındıran küçük bir mikroçipten oluşuyor. Araştırmacılar bu sütunlara mini lazer ışınları göndererek elektronları hızlandırabiliyor.
Ana hızlandırma tüpü yaklaşık 0,02 inç (0,5 milimetre) uzunluğundadır ve bu, İsviçre’deki CERN’in Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nı (LHC) oluşturan 16,8 mil uzunluğundaki (27 kilometre) halkadan 54 milyon kat daha kısadır. LHC, dünyanın en büyük ve en güçlü parçacık hızlandırıcısıdır ve Higgs bozonu (veya Tanrı parçacığı), hayalet nötrinolar, charm mezonu ve gizemli X parçacığı gibi birçok yeni parçacığın keşfini sağlamıştır.
Küçük tünelin içi sadece 225 nanometre genişliğindedir. Karşılaştırmak gerekirse, insan saçları 80.000 ila 100.000 nanometre kalınlığındadır.
LHC, nanofotonik elektron hızlandırıcısının vakum tüpünden 54 milyon kat daha uzundur. (Görsel kaynağı: Getty Images)
18 Ekim 2023’de Nature dergisinde yayımlanan yeni bir çalışmada, Almanya’daki Friedrich–Alexander Erlangen–Nürnberg Üniversitesi’nden (FAU) araştırmacılar, küçük cihazı kullanarak elektronları 28,4 keV’den 40,7 keV’ye kadar hızlandırdı. Bu, yaklaşık %43’lük bir artıştır.
Araştırmacıların bildirdiğine göre, nanofotonik elektron hızlandırıcısı; 2015’te önerilmiş olmasına rağmen, ilk kez başarıyla çalıştırıldı. (Stanford Üniversitesi’nden araştırmacılar mini hızlandırıcılarıyla bu başarıyı tekrarladı, ancak sonuçları hâlâ gözden geçiriliyor).
Çalışmanın ortak yazarı ve FAU’da fizikçi olan Roy Shiloh şöyle diyor:
İlk kez bir parçacık hızlandırıcısından (mikroçip) bahsedebiliyoruz.
LHC, parçacıkları ışık hızının %99,9’una kadar hızlandırmak için 9.000’den fazla mıknatıs kullanarak bir manyetik alan yaratır. NEA’da bir manyetik alan yaratır ancak vakum tüpündeki sütunlara ışık demetleri ateşleyerek çalışır. Bu, enerjiyi tam doğru şekilde artırır, ancak ortaya çıkan enerji alanı çok daha zayıftır.
NEA tarafından hızlandırılan elektronlar, LHC tarafından hızlandırılan parçacıkların sahip olduğu enerjinin sadece milyonda biri kadardır. Ancak araştırmacılar, alternatif malzemeler kullanarak veya birden fazla tüpü yan yana dizerek NEA’nın tasarımını iyileştirebileceklerine inanıyorlar; bu da parçacıkları daha da hızlandırabilir. Yine de, büyük çarpıştırıcıların ulaştığı enerji seviyelerine hiçbir zaman yaklaşamayacaklar.
Bu, kötü bir şey olmayabilir, çünkü bu hızlandırıcıları oluşturmanın ana hedefi; hızlandırılmış elektronlar tarafından yayılan enerjiyi, kanser hücrelerini öldürmek için kullanılan daha zararlı radyoterapi formlarının yerine geçebilecek hedeflenmiş tıbbi tedavilerde kullanmaktır.
Çalışmanın baş yazarı ve FAU’da fizikçi olan Tomáš Chlouba, şöyle diyor:
Hayalimiz, parçacık hızlandırıcısını bir endoskopa yerleştirip radyoterapiyi doğrudan vücut içindeki etkilenen alana uygulamak. Ancak bunun gerçekleşmesi hâlâ çok uzak bir ihtimal.
Kaynaklar ve İleri Okuma
- H. Baker. World’s smallest particle accelerator is 54 million times smaller than the Large Hadron Collider, and it works (2023). Alındığı Tarih: 22 Ekim 2024. Alındığı Yer: Live Science | Arşiv Bağlantısı
