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Novo chip desenvolvido por pesquisadores alemães pode acelerar elétrons em apenas alguns milímetros

Fonte

Universidade Técnica de Darmstadt

Data

sexta-feira. 25 dezembro 2020 17:55

Vamos considerar brevemente um cenário no possível futuro da medicina: um endoscópio detecta um tumor. O médico orienta o instrumento precisamente até o crescimento e pressiona um botão. Nada parece acontecer, no entanto, elétrons de fato estão sendo disparados na ponta do endoscópio nas células tumorais para destruí-las. Esta seria uma terapia contra o câncer muito direcionada, que não danificaria nenhum tecido saudável ao redor do tumor.

No entanto, isso não é possível atualmente porque os aceleradores de elétrons preenchem uma sala inteira com seus ímãs e ressonadores de microondas. O Dr. Uwe Niedermayer do Departamento de Engenharia Elétrica e Tecnologia da Informação da Universidade Técnica de Darmstadt (TU Darmstadt), na Alemanha,  gostaria de mudar essa situação. Em cooperação com  colegas pesquisadores, o engenheiro apresentou um conceito para um acelerador de elétrons com um comprimento inferior a um milímetro. Ele pode ser fabricado de maneira semelhante aos chips de computador, de forma que grandes quantidades possam ser produzidas a preços baixos. “Isso significaria que cada laboratório universitário poderia pagar seu próprio acelerador de elétrons”, disse o Dr. Niedermayer.

Um laser acelera os elétrons

Apesar de seu pequeno tamanho, o dispositivo seria capaz de acelerar os elétrons à mesma velocidade de um acelerador padrão. Na física, a energia fornecida a um elétron é dada em elétron-volts, uma vez que o elétron é impulsionado pela força de um campo elétrico. O mini acelerador da TU Darmstadt pode ser estendido a qualquer tamanho e, portanto, teoricamente, pode atingir energia ilimitada. 70.000 volts foram alcançados em menos de um milímetro no modelo mais recente. Seriam necessárias cerca de 50.000 baterias padrão  para atingir esse nível de força motriz.

No entanto, um laser conduz as partículas aqui. A luz também produz um campo elétrico, mas por ser uma onda, esse campo elétrico muda constantemente de direção. Um elétron seria inicialmente acelerado, mas, no instante seguinte, desaceleraria novamente na mesma proporção. A equipe de pesquisa descobriu um truque que lhes permite enfraquecer a parte em desaceleração do campo. Um primeiro projeto foi apresentado em 2018 e agora foi aprimorado para que o chip acelerador possa funcionar sem equipamento externo adicional.

Os resultados foram publicados na revista científica Physical Review Letters.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da TU Darmstadt (em inglês).

Fonte: Christian J. Meier, TU Darmstadt.

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