Докато най-мощните ускорители, като например LHC, са с диаметър 27 километра, този нов дизайн е милиони пъти по-малък и е широк колкото човешки косъм.
Ускорителите на частици са се превърнали в една от най-важните научни структури в историята. В чистата наука те ни помагат да разберем основните градивни елементи на Вселената, като сблъскват частици, за да изучават резултатите, да пресъздават условията на ранната Вселена и да изследват структурата на материята. Те са от решаващо значение за медицината (като терапия на рак и стерилизация на медицинско оборудване), промишлеността (като облъчване на храни и материалознание) и технологиите (като скенери за сигурност и космическа електроника).
Проблемът е, че ускорителите обикновено са огромни и много скъпи. Пример за такъв е големият адронен колайдер (LHC) на ЦЕРН с неговите 27 километра магнитни тунели. За щастие скорошно проучване предлага революционен дизайн на ускорител на частици, толкова компактен, че да може да се побере на маса, способен да генерира много интензивни рентгенови лъчи с архитектура, напълно различна от традиционните ускорители.
Конвенционалните ускорители на частици обикновено са огромни. Но новата концепция използва малки структури, въглеродни нанотръби, комбинирани с поляризиран лазер, за да създаде много мощни електрически полета и да ускори електроните в тях. Ключът се крие в повърхностните плазмонни вълни. Лазерът се „върти“ вътре в нанотръбата и принуждава електроните да се въртят спираловидно, произвеждайки кохерентно рентгеново лъчение с много висок интензитет, до сто пъти по-голям от конвенционалните ускорители с подобен размер.
Това „джобно“ устройство би могло да трансформира области като медицината, материалознанието и биологията. В момента интензивни рентгенови лъчи се получават само в гигантски лаборатории (синхротрони или лазери със свободни електрони), до които много изследователи нямат лесен достъп. С компактен ускорител болниците или университетите биха могли да имат собствен източник на мощни рентгенови лъчи, което би позволило по-прецизно медицинско изобразяване, без необходимост от контрастни вещества, изучаване на протеини и лекарства директно в изследователски лаборатории. Ускоряване на разработването на нови лечения и анализ на деликатни материали и полупроводникови компоненти, без да се увреждат. Или дори извършване на безразрушителен контрол in situ. Засега дизайнът е изпробван само в компютърни симулации, базирани на реални нанотръбни структури и лазери, които вече съществуват в лабораторията.
Авторите на изследването, включително Хавиер Реста-Лопес от Университета във Валенсия, са показали, че могат да се генерират полета от няколко тераволта на метър, което е много по-мощно от това, което много настоящи ускорители могат да обработват. Следващата стъпка ще бъде експериментално валидиране на тази концепция, изграждане на реални прототипи и демонстриране, че работи извън симулираната среда.
За разлика от традиционните компактни ускорители, тази нова концепция не се стреми да се конкурира с гиганти като Големия адронен колайдер (LHC), чиято обиколка от 27 километра я поставя в различна лига. Логичното ѝ сравнение е със съвременните синхротрони, машините, които в момента генерират електронните лъчи, използвани във физиката, химията, медицината и материалознанието. А тези синхротрони са огромни, френският ESRF има обиколка от 844 метра, британският Diamond Light Source 561 метра, американският APS надхвърля 1100 метра, а японският колос Spring-8 достига 1436 метра. Това са съоръжения с размерите на две, три или дори четири пълни футболни игрища.
В сравнение с този мащаб, ускорител, способен да предложи сравнима производителност в „настолен“ мащаб, би представлявал истинска научно-технологична революция. Ако този ускорител успее да се материализира, той би могъл да демократизира достъпа до сложни рентгенови източници, които в момента са ограничени до големи центрове. Това не само би ускорило научните изследвания, но и би могло да донесе авангардни технологии в по-малки лаборатории, болници и университети.