Od dawna akceleratory cząstek uznawane są za nieocenione narzędzia w dziedzinach takich jak technologia półprzewodników, medycyna i badania naukowe. Do tej pory jednak ich duże rozmiary i wysokie koszty ograniczały ich zastosowanie głównie do wybranych krajowych laboratoriów i uniwersytetów. Sytuacja ta zmienia się dzięki przełomowi dokonanemu przez zespół naukowców z Uniwersytetu Teksasu w Austin, współpracujących z kilkoma laboratoriami krajowymi, uniwersytetami europejskimi oraz firmą TAU Systems Inc.

Udało im się opracować kompaktowy akcelerator cząstek, który osiąga wysokie energie elektronów na znacznie mniejszej przestrzeni w porównaniu do tradycyjnych akceleratorów. Konwencjonalne akceleratory, które często rozciągają się na kilometry, są drogie i niepraktyczne do powszechnego użytku. Nowo opracowany kompaktowy akcelerator, zwany Advanced Wakefield Laser Accelerator, stanowi krok milowy w tej technologii. Urządzenie to składa się z komory gazowej, w której silny laser uderza w gazowy hel, podgrzewając go do stanu plazmy.

W rezultacie tworzą się fale, które wyrzucają elektrony, generując wiązkę elektronów o wysokiej energii. Co godne uwagi, akcelerator ten wytwarza wiązkę elektronów o energii 10 miliardów elektronowoltów (10 GeV) w komorze o długości mniejszej niż 20 metrów. Dla porównania, tylko dwa inne akceleratory w Stanach Zjednoczonych osiągają podobne energie, ale każdy z nich ma około 3 km długości.

Ten kompaktowy akcelerator otwiera drzwi do szerokiej gamy zastosowań takich jak technologia półprzewodnikowa. Akcelerator może być wykorzystywany do badania odporności elektroniki kosmicznej na promieniowanie oraz do wizualizacji wewnętrznych struktur trójwymiarowych nowych chipów półprzewodnikowych, co ma potencjał do przyspieszenia rozwoju w tej dziedzinie.

Oprócz tego odkrycie może odmienić obrazowanie medyczne i terapie Dzięki swoim właściwościom kompaktowy akcelerator ma potencjał do rewolucjonizowania obrazowania medycznego oraz rozwoju nowych metod leczenia raka.

Akcelerator może być wykorzystany do zasilania rentgenowskiego lasera na swobodnych elektronach, co umożliwi dokładniejsze obserwacje procesów na poziomie atomowym lub molekularnym. Ta zdolność jest niezwykle cenna w badaniach nad interakcjami leków z komórkami, zrozumieniu reakcji chemicznych w różnych materiałach i badaniu białek wirusowych.

Opracowany przez zespół z Uniwersytetu Teksasu w Austin kompaktowy akcelerator cząstek reprezentuje znaczący postęp w technologii akceleratorów. Jego mniejsze rozmiary i niższe koszty mogą zrewolucjonizować dostęp do tej technologii, co z kolei może pobudzić innowacje w takich dziedzinach, jak technologia półprzewodników, obrazowanie medyczne i badania naukowe.