Лазер, убивающий рак, и ключ от мультивселенной — всё в одном чипе с размером в палец
NewsMakerВся мощь коллайдера CERN у вас на ладони.
Инженер из Университета Колорадо в Денвере разрабатывает технологию, которая может открыть путь к созданию гамма-лазеров, способных точечно уничтожать раковые клетки без повреждения здоровых тканей, и даже помочь проверить теорию мультивселенной Стивена Хокинга. Ассистент-профессор кафедры электротехники Аакаш Сахай совершил прорыв в области квантовых технологий , который уже вызвал оживлённую реакцию в научном сообществе — потенциал новой методики может радикально повлиять на физику, химию и медицину.
Результаты исследования, опубликованные в июньском выпуске журнала Advanced Quantum Technologies, стали темой обложки. В интервью Сахай сравнил это достижение с появлением первых технологий, основанных на открытии субатомной структуры материи — таких как лазеры, светодиоды и компьютерные микросхемы. «Это очередной шаг в том же направлении — только теперь мы заглядываем ещё глубже», — говорит он.
Разработанная Сахаем технология позволяет создавать экстремальные электромагнитные поля в масштабах, ранее доступных только на установках уровня Большого адронного коллайдера. Эти поля возникают благодаря колебаниям электронного газа в материале, когда электроны ускоряются до невероятных скоростей. Такие поля лежат в основе множества современных технологий: от чипов до ускорителей элементарных частиц.
До недавнего времени для экспериментов с такими полями требовались колоссальные установки — вроде коллайдера CERN протяжённостью более 16 миль. Создание сильных радиочастотных полей и управление высокоэнергетическими пучками частиц требовало гигантских ресурсов, и работы на таких объектах обходились в миллиарды долларов. Однако Сахай нашёл способ упаковать аналогичную физику в крошечную конструкцию размером с большой палец.
В центре его разработки — кремниевый чип , способный выдерживать интенсивное тепловыделение и управлять энергетическим потоком, возникающим при резонансных колебаниях электронов. При этом материал остаётся стабильным и не разрушается, что позволяет учёным наблюдать ранее недоступные процессы. Фактически, речь идёт о создании лабораторного инструмента, способного заменить огромные ускорительные комплексы.
«Ключевое — это не просто высокая энергия, а способность управлять ею, не разрушая материал», — поясняет аспирант Калян Тирумаласетти, работающий в лаборатории Сахая. По его словам, технология открывает путь к практическому использованию новых физических эффектов и создаёт основу для реальных изменений.
Проект был разработан в стенах CU Denver, а его испытания прошли в национальной лаборатории SLAC — ведущем исследовательском центре под эгидой Стэнфорда. Университет уже подал заявки на временные патенты как в США, так и за рубежом.
Несмотря на то что до прикладного применения ещё далеко, учёные уже видят множество направлений, где технология может оказаться революционной. По словам Сахая, в перспективе можно будет создавать гамма-лазеры , способные «видеть» не только структуру клеток, но и их атомные ядра — что позволит врачам изучать процессы на ядерном уровне и потенциально удалять раковые клетки с нанометровой точностью.
Кроме того, созданная методика может стать инструментом для проверки фундаментальных гипотез о природе Вселенной. Новая технология даёт шанс заглянуть в самые основы реальности, проверить существование параллельных миров и изучить структуру пространства-времени. «Меня всегда тянуло к физике, — признаётся Тирумаласетти. — Но именно инженеры дают учёным инструменты, чтобы воплощать теории в реальность. Это невероятное ощущение».
Уже этим летом команда вернётся в SLAC, чтобы продолжить работу над улучшением чипа и оттачиванием лазерной технологии. Хотя путь от концепта до полноценного применения может занять десятилетия, фундамент для будущих достижений заложен ещё в 2018 году, когда Сахай опубликовал первые материалы о технологиях ускорения антиматерии. «Это не произойдёт мгновенно, но при моей жизни — вполне реально», — говорит он.
Инженер из Университета Колорадо в Денвере разрабатывает технологию, которая может открыть путь к созданию гамма-лазеров, способных точечно уничтожать раковые клетки без повреждения здоровых тканей, и даже помочь проверить теорию мультивселенной Стивена Хокинга. Ассистент-профессор кафедры электротехники Аакаш Сахай совершил прорыв в области квантовых технологий , который уже вызвал оживлённую реакцию в научном сообществе — потенциал новой методики может радикально повлиять на физику, химию и медицину.
Результаты исследования, опубликованные в июньском выпуске журнала Advanced Quantum Technologies, стали темой обложки. В интервью Сахай сравнил это достижение с появлением первых технологий, основанных на открытии субатомной структуры материи — таких как лазеры, светодиоды и компьютерные микросхемы. «Это очередной шаг в том же направлении — только теперь мы заглядываем ещё глубже», — говорит он.
Разработанная Сахаем технология позволяет создавать экстремальные электромагнитные поля в масштабах, ранее доступных только на установках уровня Большого адронного коллайдера. Эти поля возникают благодаря колебаниям электронного газа в материале, когда электроны ускоряются до невероятных скоростей. Такие поля лежат в основе множества современных технологий: от чипов до ускорителей элементарных частиц.
До недавнего времени для экспериментов с такими полями требовались колоссальные установки — вроде коллайдера CERN протяжённостью более 16 миль. Создание сильных радиочастотных полей и управление высокоэнергетическими пучками частиц требовало гигантских ресурсов, и работы на таких объектах обходились в миллиарды долларов. Однако Сахай нашёл способ упаковать аналогичную физику в крошечную конструкцию размером с большой палец.
В центре его разработки — кремниевый чип , способный выдерживать интенсивное тепловыделение и управлять энергетическим потоком, возникающим при резонансных колебаниях электронов. При этом материал остаётся стабильным и не разрушается, что позволяет учёным наблюдать ранее недоступные процессы. Фактически, речь идёт о создании лабораторного инструмента, способного заменить огромные ускорительные комплексы.
«Ключевое — это не просто высокая энергия, а способность управлять ею, не разрушая материал», — поясняет аспирант Калян Тирумаласетти, работающий в лаборатории Сахая. По его словам, технология открывает путь к практическому использованию новых физических эффектов и создаёт основу для реальных изменений.
Проект был разработан в стенах CU Denver, а его испытания прошли в национальной лаборатории SLAC — ведущем исследовательском центре под эгидой Стэнфорда. Университет уже подал заявки на временные патенты как в США, так и за рубежом.
Несмотря на то что до прикладного применения ещё далеко, учёные уже видят множество направлений, где технология может оказаться революционной. По словам Сахая, в перспективе можно будет создавать гамма-лазеры , способные «видеть» не только структуру клеток, но и их атомные ядра — что позволит врачам изучать процессы на ядерном уровне и потенциально удалять раковые клетки с нанометровой точностью.
Кроме того, созданная методика может стать инструментом для проверки фундаментальных гипотез о природе Вселенной. Новая технология даёт шанс заглянуть в самые основы реальности, проверить существование параллельных миров и изучить структуру пространства-времени. «Меня всегда тянуло к физике, — признаётся Тирумаласетти. — Но именно инженеры дают учёным инструменты, чтобы воплощать теории в реальность. Это невероятное ощущение».
Уже этим летом команда вернётся в SLAC, чтобы продолжить работу над улучшением чипа и оттачиванием лазерной технологии. Хотя путь от концепта до полноценного применения может занять десятилетия, фундамент для будущих достижений заложен ещё в 2018 году, когда Сахай опубликовал первые материалы о технологиях ускорения антиматерии. «Это не произойдёт мгновенно, но при моей жизни — вполне реально», — говорит он.