Сегодня, чтобы получить очень яркое рентгеновское излучение, нужны целые комплексы — синхротронные источники размером со стадион и бюджета на миллиарды. Но новая работа физиков показывает: тот же принцип можно «упаковать» почти в толщину человеческого волоса.
Идея в том, чтобы заменить километры магнитов множеством углеродных нанотрубок на микрочипе. По тонким полым трубкам пропускают закрученный, циркулярно поляризованный лазерный импульс. Свет ведёт себя как штопор, цепляясь за стенки — так рождаются поверхностные плазмон-поляритоны.
В этом вихревом поле электроны внутри трубки захватываются, раскручиваются по спирали и разгоняются до огромных энергий. Двигаясь синхронно, они излучают рентген уже не поодиночке, а «хором», усиливая сигнал в десятки раз. Фактически получается крошечный синхротрон.
Углеродные нанотрубки выдерживают электрические поля в несколько теравольт на метр — недостижимый уровень для обычных ускорителей. Их можно «выращивать» вертикально, создавая плотный массив идеальных каналов, куда лазер, по словам авторов, входит как ключ в подходящий замок.
Пока всё это — результат 3D-симуляций, представленных на конференции по нанотехнологиям в ускорительной физике. Но нужные компоненты уже существуют в лабораториях: мощные кругово поляризованные лазеры и точно изготовленные нанотрубки.
Если эксперименты подтвердят расчёты, настольные ускорители смогут появиться в университетах, больницах и индустрии. Это значит более чёткие медицинские снимки, быстрый анализ белков для новых лекарств и мягкая, неразрушающая диагностика материалов — без многомесячной очереди к гигантским национальным установкам.
