Los aceleradores de partículas como el Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés) tienen una grave desventaja: su tamaño desmesurado. El LHC situado en Ginebra utiliza un túnel de 27 km de circunferencia. A pesar estas medidas, esta tecnología juega un papel crucial en descubrimientos como el del bosón de Higgs. Ahora, un equipo de investigadores ha desarrollado un prototipo que permitirá reducir el tamaño de estos aparatos hasta un centenar de veces.
Cada módulo de este prototipo tiene 1,5 centímetros de longitud y un milímetro de grosor. La clave de esta reducción se basa en la frecuencia de radiación utilizada: terahertz en lugar de radiofrecuencias. Los campos que podrían aplicar la tecnología van desde la física de partículas a la medicina, según explican los investigadores en el artículo publicado hoy en la revista Nature Communications.
Para probar su prototipo, los investigadores dispararon electrones, mediante una pistola especial, en el interior del acelerador en miniatura. La radiación terahertz permitió acelerar estas partículas e incrementar su energía en siete kiloelectronvoltios. "No es una aceleración especialmente grande, pero el experimento demuestra que el principio funciona en la práctica", asegura el investigador del Centro de Ciencia Láser de Electrones y coautor del estudio, Arya Fallahi.
Menos de un metro de largo
Aunque esta aceleración sea pequeña, también lo es el prototipo, por lo que al escalarlo podría obtenerse un acelerador con un tamaño mucho más reducido. "Deberíamos conseguir una aceleración de un gigavoltio por metro, más de diez veces lo que permite un acelerador convencional", aclara Fallahi. La tecnología de plasma, todavía en desarrollo, lograría aumentar todavía más esta diferencia, aunque requeriría láseres más potentes de los que existen en la actualidad.
La radiación terahertz utilizada tiene una ventaja respecto a la electromagnética que usan los aceleradores tradicionales: su longitud de onda, al ser mil veces más corta, "permite que todo sea mil veces más pequeño también", en palabras del investigador del MIT y también coautor del trabajo, Franz Kärtner.
El siguiente paso consiste en fabricar un prototipo mayor: un acelerador experimental basado en la radiación tetrahertz ocuparía menos de un metro de largo. Esta nueva tecnología permitiría desde estudiar la fotosíntesis a mejorar las técnicas médicas de imagen.