O menor acelerador de partículas do mundo é do tamanho de uma moeda

O menor acelerador de partículas do mundo foi ligado pela primeira vez. Construído por pesquisadores da Universidade de Erlangen-Nuremberga, na Alemanha, o mini acelerador poderá ter aplicações médicas no futuro – como ser usado dentro de pacientes.

Os primeiros resultados foram publicados no periódico Nature no dia 18 de outubro. A máquina é conhecida como acelerador de elétrons nanofotônico, ou NEA, na sigla em inglês. Ela consiste em um microchip do tamanho de uma moeda pequena. Dentro dele, há um tubo vácuo, onde os elétrons são acelerados por meio de mini feixes de laser.

Esse tubo, que é parte principal do acelerador, tem 0,5 milímetros de comprimento. Dentro do tubo, a largura é de apenas 225 nanômetros – 400 vezes menor que o diâmetro de um fio de cabelo.

Os resultados

Para explicar os resultados do NEA, vamos compará-lo com o acelerador de partículas mais potente do mundo: o Grande Colisor de Hádrons (Large Hadron Collider ou LHC, em inglês), uma das maiores construções científicas que a humanidade já fez. Trata-se de uma estrutura em forma de anel, com 27 quilômetros de circunferência, localizada na Suíça. Ele foi o responsável pela descoberta do bóson de Higgs, em 2012, e por auxiliar na compreensão de outras partículas elementares.

Grosso modo, o LHC funciona como um super microscópio. Ele acelera prótons a velocidades próximas à da luz e os esmaga uns contra os outros, fazendo com que a máquina detecte partículas menores que um átomo – as partículas subatômicas. O LHC alcança uma energia de 14 trilhões de elétron volts (eV).

O NEA não chega nem perto disso, até porque esse não é o seu objetivo. Ele acelerou elétrons com uma energia de 28,4 mil eV até 40,7 mil eV, um ganho de 43%. Os pesquisadores acreditam que podem melhorar o design do acelerador usando outros materiais, ou colocando mais tubos de vácuo, para acelerar mais as partículas.

Mas se o objetivo não é acelerar e colidir partículas, para que serve o NEA?

Radioterapia in loco

A ideia de construir um mini acelerador de partículas surgiu em 2015. O intuito não é descobrir partículas subatômicas, mas utilizar a energia gerada pela aceleração dos elétrons em tratamentos médicos. Em especial, na radioterapia, usada para matar células cancerígenas.

“A aplicação perfeita seria colocar o acelerador de partículas em um endoscópio para administrar a radioterapia diretamente na área afetada dentro do corpo”, disse um dos autores, Tomáš Chlouba, em nota. Esse tipo de tratamento seria menos danoso ao paciente.

Mas isso ainda está longe de acontecer. Para a aplicação na medicina, o ganho de energia deve ser em torno de 100%. Os pesquisadores da Universidade de Erlangen-Nuremberga pretendem fazer novos protótipos que proporcionem maior ganho de energia.

Pesquisadores da Universidade de Stanford também construíram seu próprio mini acelerador, mas ainda não publicaram os resultados em um periódico científico.