Mikroschemos dydžio dalelių greitintuvai – spindulinėje terapijoje?

Elementariųjų dalelių greitintuvai nebūtinai turi būti tokie milžiniški, koks yra Didysis hadronų greitintuvas LHC Šveicarijoje, CERN tyrimų centre. O ką, jei greitintuvą pavyktų sutalpinti į mikroschemos dydžio erdvę?

Gal tokiame greitintuve nebus reikalingi sunkiai suvokiami energijos kiekiai, kurie būtini LHC ar amerikietiškajam jo analogui „Tevatron“. Tačiau idėja dėl to nė kiek nesumenksta.

Kornelio universiteto (Cornell university) inžinieriai prieš keletą dienų Mikro-elektromechaninių sistemų konferencijoje pristatė mažytį ciklotroną, kuris įgreitina argono jonus vos 5 mm ilgio greitintuve. Jonai pasižymi 1,5 kiloelektronvoltų energija, tačiau, perėję tam tikras mini greitintuvo procedūras, natūralius kiloelektronvoltų išteklius pasididina papildoma trisdešimčia kiloelektronvoltų.

Žinoma, palyginus su Didžiuoju hadronų greitintuvu, kur generuojama 3,5–7 teraelektronvoltų energija, miniatiūrinio greitintuvo pajėgumai vargu prilygsta lašui jūroje. Tačiau įrenginukas – nepalyginamai mažesnis, be to, jis yra nešiojamas.

Skirtingai nei gigantiškuose gentainiuose, šiame mažyčiame greitintuve nėra magnetų. Dalelių greitinimui vietoj jų naudojamas elektrinis laukas, kurį sukuria pora elektrodų.

Esminis konstruktorių siekis – kada nors sukonstruoti nešiojamą dalelių greitintuvą, kuris generuotų 1 megaelektronvolto energiją. Tokios galios pakaktų plačiam naudojimo spektrui: pradedant mažų gabaritų elektroninių mikroskopų gamyba, baigiant kilnojamu spindulinės terapijos įrenginiu onkologiniams susirgimams gydyti.

„Kodėl mažųjų greitintuvų nepanaudojus kuriant, pavyzdžiui, naujos kartos chirurginį skalpelį, kuris audinius rėžtų protonų spinduliu?“ – retoriškai klausia mikroįrenginio konstruktoriai.

Tiesa, kol kas yra ir tam tikrų kliūčių. Pavyzdžiui, dar reikia sugalvoti, kaip efektyviau „išgriebti“ jonus iš 75 mikrometrų pločio spindulio. „Mes prarandame daugybę jonų“ – pripažįsta mini greitintuvo konstruktorius Jue Ši (Yue Shi). Tačiau neabejotinas privalumas – nebereikia nei didžiulių erdvių (LHC hadronų greitintuvo tunelio ilgis – apie 27 km), nei gremėzdiškų magnetų, kurių vėsinimui reikalingi didžiuliai energijos kiekiai.

Projektą finansuoja JAV Gynybos tyrimų projektų agentūra DARPA („The Defense Advanced Research Projects Agency“).