Un acelerador de partículas más pequeño que una moneda puede revolucionar la medicina

Investigadores de la Universidad Friedrich-Alexander de Erlangen-Nuremberg (FAU), en Alemania han probado con éxito en su laboratorio el acelerador de electrones más pequeño del mundo. Un aparato de solo 0,2 milímetros de longitud que podría hacer que algunas máquinas médicas, como los voluminosos aparatos que se usan para tratar el cáncer, quepan en la punta de un bolígrafo.

Cuando hablamos de aceleradores de partículas nos suele venir a la mente el Gran Colisionador de Hardones del CERN, en Suiza. Esta enorme estructura tiene un anillo de 27 kilómetros de largo que alberga imanes superconductores y una serie de estructuras aceleradoras que potencian la energía de las partículas a lo largo del recorrido.

Sin embargo, aceleradores tan grandes como el del CERN son una excepción. La mayoría de ellos son bastante más pequeños y suelen tener un tamaño de varios metros. Estos dispositivos se encuentran comúnmente en hospitales, dentro de los aparatos de diagnóstico por imagen o en los que generan radiación para tratar tumores.

Ahora los investigadores del FAU han conseguido reducir el tamaño del acelerador de kilómetros o metros a milímetros. Para ello han sustituido las ondas de radio que se usan en los aceleradores de partículas grandes y cuya longitud de onda se mide en metros o centímetros, por partículas de luz (fotones), que tienen una longitud de onda mucho más corta (cientos de nanómetros).

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Cómo funciona

Este acelerador es más del doble de pequeño que otros similares que ya se han probado en distintos laboratorios. Para fabricarlo, los investigadores utilizaron silicio en forma de miles de pilares de 2 micrómetros de altura dispuestos en dos líneas paralelas de 0,2 milímetros de longitud cada una. Luego proyectaron luz láser sobre esta estructura e inyectaron electrones en ella desde un lateral. Las ondas de luz del láser al entrar en contacto con los pilares crearon un campo electromagnético que hizo que los electrones se agruparan acelerando las partículas a través de la estructura a velocidades de más de cien mil kilómetros por segundo.

"Creemos que podremos reducir el tamaño de los aceleradores hasta que quepan en la punta de un bolígrafo”, asegura Peter Hommelhoff, investigador del FAU y autor principal del estudio publicado en la revista Nature. “Entonces sí que podremos pensar en nuevas herramientas de tratamiento para médicos o de esterilización a pequeña escala para laboratorios de biología. Creemos que aún no hemos concebido todas las [aplicaciones] posibles".