Durante casi un siglo, la física de altas energías ha dependido de una regla implacable: para alcanzar partículas más rápidas y energéticas, se necesitan estructuras colosales. El Gran Colisionador de Hadrones (LHC) requiere un túnel circular de 27 kilómetros para acelerar partículas mediante cavidades metálicas de radiofrecuencia. Sin embargo, un equipo internacional de científicos liderado por la Universidad Stanford y la Universidad de Erlangen-Núremberg ha roto ese paradigma al desarrollar el primer acelerador de partículas funcional integrado en un microchip.
El dispositivo, denominado técnicamente Acelerador Láser Dieléctrico (DLA), sustituye las ondas de radio tradicionales por pulsos de luz láser infrarroja. En lugar de tubos gigantescos al vacío, el chip contiene un canal nanométrico de apenas 225 nanómetros de ancho, delimitado por miles de micropilares de silicio tallados con precisión atómica. Cuando los electrones atraviesan este canal, los pulsos de láser impactan sobre los pilares generando un campo electromagnético local que propulsa las partículas hacia adelante, de manera idéntica a cómo una ola marina empuja la tabla de un surfista.
Este mecanismo genera un gradiente de aceleración hasta 1.000 veces más intenso que el de los colisionadores convencionales. En pruebas pioneras, los físicos lograron aumentar la energía de un haz de electrones desde 28,4 kilovoltios hasta 40,7 kilovoltios en una distancia de apenas medio milímetro. La meta de esta tecnología no es reemplazar inmediatamente los megaaceleradores teóricos, sino permitir radioterapias contra el cáncer mínimamente invasivas que puedan insertarse dentro del cuerpo mediante endoscopios ultrafinos para destruir tumores desde el interior sin dañar tejido sano circundante.
Fuente: Nature (2023) - Coherent nanophotonic electron acceleration by laser sub-cycle energy modulation
