Podivuhodné urychlovače na čipu budou bojovat proti nezdolným nádorům  
Velký hadronový srážeč v CERNu urychluje částice na dráze dlouhé 27 kilometrů. Ve Stanfordu zprovoznili urychlovač, který urychluje elektrony jen na nepatrný zlomek energií největších urychlovačů, ale přitom mu stačí kanálek o délce 30 mikrometrů. Podobný urychlovač bude možné nasměrovat přímo na nádor, aby ho usmažil.

 

– Útroby urychlovače na čipu. Zvětšeno 25 tisíckrát. Kredit: Neil Sapra / Stanford University.
Útroby urychlovače na čipu. Zvětšeno 25 tisíckrát. Kredit: Neil Sapra / Stanford University.

Urychlovače částic dovedou úžasné věci. Mohly by se uplatnit v mnoha odvětvích. Obzvláště užitečné by mohly být v medicíně, kde by dozajista zachraňovaly spoustu životů. Kdyby nebyly tak nezřízeně velké. Lineární urychlovač Stanford Linear Accelerator v amerických laboratořích SLAC National Accelerator Laboratory měří asi 3,2 kilometru, zatímco legendární srážeč Large Hadron Collider v evropském CERNu zahrnuje prstenec o obvodu 27 kilometrů. Ve Stanfordu se s tím nehodlají smířit a rozhodli se zmenšit urychlovač na počítačový čip. Takové mikrourychlovače bude možné využit třeba v extrémně přesné léčbě nádorů.

 

 

V běžných urychlovačích částice proudí trubicemi s vakuem, v nichž jsou urychlovány na téměř neuvěřitelné rychlosti a energie. Stanford Linear Accelerator urychluje pomocí mikrovln, zatímco na LHC používají impulzy alektrického pole a supravodivé elektromagnety. K takovým technologickým kouzlům je nutné masivní vybavení, které by bylo velmi obtížně zmenšovat tak, aby se vešlo do běžné nemocnice nebo standardní laboratoře. V posledních letech se ale urychlovače postupně zmenšují.

 

Jelena Vuckovic. Kredit: Stanford University.
Jelena Vuckovic. Kredit: Stanford University.


Jelena Vuckovic a její spolupracovníci postavili urychlovač, který sice není ani zdaleka tak výkonný jako SLAC nebo LHC, ale zase se vejde na počítačový čip. Něco takového chtělo zcela nový design urychlovače. V urychlovači na čipu proudí elektrony kanálkem, v němž je vakuum. Je asi jenom 30 mikrometrů dlouhý a tenčí než lidský vlas. Nespoléhá na mikrovlny ani elektrická pole, ale urychluje elektrony infračerveným laserem. Ten buší do čipu 100 tisíckrát za sekundu a při každém pulzu vysílá fotony, které zasahují elektrony a urychlují je správným směrem.

 


Urychlovač na čipu je v současné době pouhým prototypem, který zatím není vhodný k praktickému využití. Ukazuje ale, že tahle technologie funguje. Prozatím dokáže urychlit elektrony na 0,915 keV, což je asi tak tisíckrát méně, než by bylo potřeba pro medicínské aplikace anebo pro výzkum.

 

Stanford Linear Accelerator. Kredit: Peter Kaminski / US Geological Survey.
Stanford Linear Accelerator. Kredit: Peter Kaminski / US Geological Survey.


Vuckovicová a spol. intenzivně dělají na tom, aby vytvořili mikrourychlovač, který urychlí elektrony na 1 MeV, čili asi tisíckrát víc, než jejich současný prototyp. Dělají to prý poměrně jednoduše. Prostě jenom namnoží zmíněný kanálek tisíckrát. Vzhledem k jeho nanicovaté velikosti se i potom vejde na počítačový čip o délce 2,5 centimetru.

 


Pokud jde o využití takové technologie, tvůrci urychlovače na čipu spoléhají na to, že by se mohl uplatnit v cílených terapiích komplikovaných nádorů. Teoreticky je možné takový urychlovač namířit přímo na nádor, a pak do něj pálit jeden nažhavený elektron za druhým, aniž by přitom došlo k poškození okolních zdravých tkáních. Držme jim palce, mikrourychlovače by mohly být velmi užitečné a také velice cool.

Video: Jelena Vuckovic, Optimized Photonics - From Efficient Computing to Quantum Processors, Samsung Forum


Literatura
Stanford News 2. 1. 2020, Science 367: 79–83.

Datum: 04.01.2020
Tisk článku

V moři - Podívej se, kdo se schovává - kolektiv
 
 
cena původní: 59 Kč
cena: 50 Kč
V moři - Podívej se, kdo se schovává
kolektiv
Související články:

Mini antihmotové urychlovače otevřou dveře poznání záhad částic     Autor: Stanislav Mihulka (13.08.2018)
Miniaturní urychlovače přicházejí: AWAKE urychlil první elektrony!     Autor: Stanislav Mihulka (31.08.2018)
Urychlovače částic na čipu otevírají dveře do budoucnosti     Autor: Stanislav Mihulka (26.11.2018)



Diskuze:

Klinické testování

Tomáš Novák,2020-01-06 16:11:29

Kdy to prosím dojde do této fáze?

Odpovědět

princip urychlování

Dušan Král,2020-01-04 17:57:00

Jste si jistí těmi způsoby urychlování částic? Co vím, tak magnetické pole (ať už z klasických nebo supravodivých magnetů) slouží k udržení částic ve vakuové trubici a elektrické pole ve speciálních rezonátorech, kde je obrovský gradient pak tyto částice urychluje.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni














Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace