Цялата мощност на колайдера на ЦЕРН в дланта на ръката ви.

Инженер от Университета на Колорадо в Денвър разработва технология, която може да проправи пътя за гама лазери, които могат да се насочват към раковите клетки, без да увреждат здравите тъкани, и дори да помогне за проверка на теорията на Стивън Хокинг за мултивселената. Аакаш Сахай, доцент в катедрата по електроинженерство, е направил пробив в квантовата технология, който вече предизвика оживена реакция в научната общност – новата технология има потенциала да повлияе радикално на физиката, химията и медицината.

Откритията, публикувани в юнския брой на Advanced Quantum Technologies, са тема на корицата. В своето интервю Сахай сравнява постижението с първите технологии, основани на откриването на субатомната структура на материята – като лазерите, светодиодите и компютърните чипове.

„Това е още една стъпка в същата посока – само че сега гледаме още по-надълбоко“, каза той.

Технологията, разработена от Сахай, дава възможност за създаване на екстремни електромагнитни полета в мащаби, които досега бяха достъпни само в съоръжения на нивото на Големия адронен колайдер. Тези полета се генерират от осцилациите на електронен газ в материала, в който електроните се ускоряват до невероятни скорости. Подобни полета са в основата на много съвременни технологии – от чиповете до ускорителите на частици.

Доскоро експериментите с такива полета изискваха колосални съоръжения – като колайдера в ЦЕРН, който е дълъг повече от 16 мили. Създаването на силни радиочестотни полета и контролирането на снопове високоенергийни частици изискват гигантски ресурси, а работата по такива съоръжения струваше милиарди долари. Сахай обаче е намерил начин да събере сходна физика в миниатюрна структура с размерите на палец.

В центъра на неговия проект е силициев чип, който може да издържа на интензивна топлина и да контролира енергийния поток, генериран от резонансните колебания на електроните. В същото време материалът остава стабилен и не се разгражда, което позволява на учените да наблюдават недостъпни досега процеси. Всъщност става дума за създаването на лабораторен инструмент, способен да замени огромните ускорителни комплекси.

„Ключът е не само във високата енергия, но и в способността да я контролираме, без да разрушаваме материала“, обяснява докторантът Калян Тирумаласети, който работи в лабораторията на Сахай.

Според него технологията отваря вратата към практическото приложение на нови физични ефекти и създава основа за истинска промяна.

Проектът е разработен в стените на CU Denver и тестван в Националната лаборатория SLAC, водещ изследователски център под егидата на Станфорд. Университетът вече е подал заявки за временни патенти както в САЩ, така и в чужбина.

Въпреки че практическото прилагане е все още далеч, учените вече виждат много области, в които технологията може да се окаже революционна. Според Сахай в бъдеще ще бъде възможно да се създадат гама лазери, които могат да „виждат“ не само структурата на клетките, но и техните атомни ядра – което ще позволи на лекарите да изучават процесите на ядрено ниво и евентуално да премахват ракови клетки с точност до нанометри.

Освен това създадената техника може да се превърне в инструмент за проверка на фундаментални хипотези за природата на Вселената. Новата технология дава възможност да се надникне в самите основи на реалността, да се провери съществуването на паралелни светове и да се изучи структурата на пространство-времето.

„Винаги ме е привличала физиката“, признава Тирумаласети. – Но инженерите са тези, които дават на учените инструментите, за да превърнат теориите в реалност. Това е невероятно усещане.“

Екипът ще се върне в SLAC това лято, за да продължи да работи по подобряването на чипа и усъвършенстването на лазерната технология. Макар че пътят от концепцията до пълноценното приложение може да отнеме десетилетия, основите на бъдещия напредък са положени още през 2018 г., когато Сахай публикува първите статии за технологията за ускоряване на антиматерия.

„Това няма да се случи веднага, но през моя живот е съвсем реалистично“, казва той.