Deeltjesversneller op een chip

Stanford-onderzoekers hebben een deeltjesversneller gefabriceerd op een stukje silica niet groter dan een korrel rijst. Ondanks de kleine afmetingen kan de versneller elektronen tien keer harder versnellen dan de kolossen die daar gewoonlijk voor worden gebruikt. Niet alleen deeltjesfysici zouden daar hun voordeel mee kunnen doen; de versneller-op-chip zou ook in (draagbare) imaging-systemen kunnen worden toegepast, bijvoorbeeld voor medische doeleinden of in de beveiliging.

In een reguliere deeltjesversneller worden elektronen eerst tot bijna de lichtsnelheid versneld. Dat is relatief eenvoudig. Moeilijker is het om de deeltjes verder te ’versnellen‘. Dat wil zeggen: ze winnen geen snelheid meer, maar accumuleren wel steeds meer energie. Dit tweede stuk hebben de Amerikanen laten plaatsvinden in het stukje silica.

De crux is een microkanaaltje in de vorm van twee gespiegelde blokgolfpatronen, waardoorheen de elektronen reizen. Loodrecht erop schijnen infraroodlasers, die een elektrisch veld genereren met – simpel gezegd – hogere pieken dan dalen. Omdat elektronen meer energie meekrijgen in de pieken dan ze verliezen in de dalen, winnen ze per saldo aan energie. Het beste resultaat tot nu toe is driehonderd miljoen elektronvolt per meter.