Máy gia tốc hạt siêu nhỏ dày bằng nửa sợi tóc

Máy gia tốc hạt lớn (LHC) được chế tạo đặt ngầm dưới lòng đất, có kích thước khổng lồ, chu vi 27 km, tiêu tốn hàng tỷ USD để xây dựng và vận hành. Đó là một kỳ quan của khoa học, giúp các nhà nghiên cứu có thể tìm ra cấu trúc và nguyên lý tương tác bên trong hạt.

Mới đây, các nhà khoa học đã tạo ra một máy gia tốc hạt kích thước chỉ 30 micromet, dày bằng nửa sợi tóc. Chiếc máy kích cỡ siêu nhỏ này là một bước đột phá trong khoa học, hóa học và cả y học.

Mẫu máy này được các nhà khoa học đặt tên là máy gia tốc laser điện môi (DLA) sẽ là tiền đề cho các loại máy gia tốc rẻ tiền, nhỏ gọn nhưng vẫn đạt hiệu quả gần bằng các máy gia tốc hạt kích thước lớn hiện nay. Một số thiết bị có thể ứng dụng DLA là thiết bị X-quang, thiết bị chữa trị ung thư, thiết bị quét trong công nghiệp...

Neli Sapra, tác giả nghiên cứu DLA cho biết: "Ban đầu ý tưởng chỉ đơn giản là tìm cách để giảm kích thước của máy gia tốc hạt lớn LHC". Những thử nghiệm gần đây cho thấy một nguồn sáng có khả năng tăng tốc hạt ở kích thước siêu nhỏ.

Dựa vào lý thuyết đó, các nhà khoa học đã chế tạo DLA, sau đó cải tiến thiết kế để đạt khả năng bắn hạt với tốc độ 94% tốc độ ánh sáng. Máy có thiết kế là một con chip có bề mặt phẳng chứa nhiều rãnh để electron di chuyển. Khi dùng tia laser chiếu vào bề mặt chip khiến electron tăng tốc và thu được năng lượng khoảng 1 kiloelectrovolt - 1 KeV.

"Nếu áp dụng cách cũ mà không dùng kỹ thuật đảo ngược photon thì khó có thể làm được máy gia tốc hạt cỡ nhỏ", Sapra nói.

Hiện tại, năng lượng thu từ DLA vẫn còn yếu, quy mô khoảng 1.000 lần nữa mới có thể đạt mức năng lượng bằng với các máy gia tốc hạt lớn là megaelectrovolt. Các nhà khoa học cho biết, cần 5-10 năm nữa để hoàn thiện loại máy DLA giúp giảm chi phí sản xuất, tăng độ chính xác của các ngành nghiên cứu khoa học trong đó có y học.