Hiukkaskiihdyttimet ovat korvaamattomia laitteita, joita käytetään alkeishiukkasten ja ydinfysiikan tutkimuksen ohella moniin arkipäivän tarpeisiin kuten lääketieteelliseen kuvantamiseen ja syöpäkasvainten sädehoitoon.

Hiukkaskiihdyttimistä suurin, voimakkain ja samalla varmasti tunnetuin on CERNin suuri hadronitörmäytin LHC (Large Hadron Collider). Siinä lähes valon nopeudella kiitäviä hiukkasia törmäytetään toisiinsa 27 kilometriä pitkässä maan­alaisessa tunnelissa.

Nyt fyysikot ovat kehittäneet maailman pienimmän hiukkaskiihdyttimen. Se on pienen kolikon kokoinen, ja se antaa elektroneille vauhtia laservalopulsseilla. Nanofotoninen elektronikiihdytin voi avata monia mahdollisuuksia sovelluksiin esimerkiksi ihmiskehon sisäisessä sairauksien hoidossa.

Laite koostuu pienestä mikrosirusta, jonka sisällä on tuhansia ohuenohuita kanavia sisältävä, 0,5 millimetrin pituinen tyhjiöputki. Putki on 54 miljoonaa kertaa lyhyempi kuin renkaan muotoinen tunneli, joka on CERNin suuren hadroni­törmäyttimen ydin. Kanavat, joissa elektroneja kiihdytetään, ovat 225 nanometrin levyisiä. Ihmisen hiuksen paksuus on 80 000–100 000 nanometriä.

Erlangen-Nürnbergin Friedrich-­Alexander -yliopisto (FAU) Saksassa ja Stanfordin yliopisto Yhdysvalloissa alkoivat kehittää laitetta vuonna 2015. Nyt se saatiin ensi kertaa toimimaan, kun FAU:n tutkijat onnistuivat kiihdyttämään elektroneja 28,4 kiloelektroni­voltista 40,7 kiloelektronivolttiiin.

Tutkimus on julkaistu tiedelehti Naturessa.

Nyt tutkijoiden tavoitteena on lisätä energiaa ja elektronien virtausta nanomittaluokan laitteessaan niin, että elektronien luovuttamaa energiaa voitaisiin hyödyntää lääkinnällisessä hoidossa. Tutkijat uskovat, että siihen voidaan päästä käyttämällä vaihtoehtoisia materiaaleja tai lisäämällä elektronikanavien määrää.

Unelmasovellus olisi hiukkaskiihdyttimen asettaminen endoskooppiin, jotta sädehoitoa voisi antaa suoraan kehon vahingoittuneelle alueelle. mutta siihen on FAU:n fyysikon Tomáš Chlouban mukaan vielä matkaa.