Der Large Hadron Collider ist der größte Teilchenbeschleuniger der Welt mit einem 27 Kilometer langen Tunnel. Jetzt wurde ein außergewöhnlich kleiner, geradezu winziger Teilchenbeschleuniger entwickelt. Tatsächlich ist es der kleinste Teilchenbeschleuniger der Welt.
Teilchenbeschleuniger in Münzgröße
Teilchenbeschleuniger sind grundlegende Forschungsinstrumente der Kernphysik. Sie ermöglichen es, die Eigenschaften einzelner Elementarteilchen zu erforschen. Sie werden jedoch auch in der Medizin und anderswo eingesetzt. Dies sind mächtige wissenschaftliche Instrumente, die Elementarteilchen wie Elektronen und Protonen beschleunigen und dann aufeinander prallen lassen.
Leider sind Teilchenbeschleuniger in der Regel massiv. Insbesondere diejenigen, die zu Forschungszwecken genutzt werden, nehmen viel Platz ein. Der neue winzige Teilchenbeschleuniger, entwickelt an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, ist jedoch so klein wie eine Münze. Wie bereits erwähnt, ist dies der kleinste Teilchenbeschleuniger der Welt.
Das Gerät ist als Nanophotonischer Elektronenbeschleuniger (NEA) bekannt. Die Idee für einen solchen Beschleuniger entstand bereits im Jahr 2015, aber erst jetzt konnte seine Funktionsweise praktisch demonstriert werden. Mit der Aktivierung in diesem kleinen Gerät konnten Elektronen erfolgreich beschleunigt werden.
„Wir haben eine Energie von 12 Kilo-Elektronenvolt erreicht. Dies entspricht einem Energiegewinn von 43 Prozent“
– sagte Leon Brückner, einer der Forscher.
Der Nanophotonische Elektronenbeschleuniger nutzt die Prinzipien der Nanophotonik, einer Disziplin, die sich mit der Wechselwirkung von Licht und Materie in Nanoskalen beschäftigt. Nach Angaben der Wissenschaftler enthält er einen Mikrochip mit einem winzigen Vakuumröhrchen, das aus Tausenden von einzelnen „Säulen“ besteht. Die Forscher können Elektronen beschleunigen, indem sie Miniaturlaserstrahlen auf diese Säulen richten.
Das winzige Vakuumröhrchen ist nur 0,5 Millimeter lang. Es ist also 54 Millionen Mal kürzer als der Tunnel des Large Hadron Colliders (LHC) am European Organization for Nuclear Research (CERN) in der Schweiz.
Ein vielversprechendes Gerät
Laut einer offiziellen Mitteilung kann der Nanophotonische Elektronenbeschleuniger für viele Anwendungen verwendet werden. Mit Hilfe solcher Beschleuniger könnten angeblich bestimmte Krankheiten wie Krebs bekämpft werden.
„Die Traumanwendung wäre die Platzierung eines Teilchenbeschleunigers auf einem Endoskop, um die Strahlentherapie direkt im betroffenen Körperteil anzuwenden“
– sagte Tomáš Chlouba, einer der Hauptautoren der kürzlich veröffentlichten Arbeit über den NEA-Beschleuniger.
Das Forscherteam hofft, die Leistung des entwickelten Mini-Teilchenbeschleunigers in Zukunft zu verbessern, insbesondere in Bezug auf die Energiezunahme. Wir können nur auf ihren Erfolg hoffen.