Mikroçip ölçeğinde parçacık hızlandırıcı üretildi

Kanser hastalığının tedavisi için bir umut olabilir
Yorumlar

Evrenin sırlarının peşinde koşan parçacık hızlandırıcılar günün birinde kanser gibi hastalıkların tedavisinde kullanılabilir mi? Bu sorunun cevabı, günümüz parçacık hızlandırıcılarının boyutları göz önünde bulundurulduğunda “hayır!” olarak verilebilir. Zira SLAC hızlandırıcısı 3.2 km ve Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC) ise 27 km’ye ulaşan uzunluklara sahip.

Bu zorluğun aşılabileceğini düşünen Stanford üniversitesi ile SLAC’te görev yapan araştırmacılar, parçacık hızlandırıcısı teknolojisini bir bilgisayar çipi ölçeğinde küçültmeyi çalışmış ve bunda da başarılı olmuş durumdalar. Bu sayede kanser tedavisinde daha önce mümkün olmayan yöntemlerin kapısı aralanabilecek.

Parçacık hızlandırıcısı teknolojisinde kullanılan yöntem parçacıkların vakum tüplere ışınlanarak, bunların ışık hızına yakın hızlara çıkarılması prensibiyle işliyor. Örneğin SLAC, parçacıkları hızlandırmak için mikrodalga radyasyon kullanırken, LHC süper iletken elektro mıknatıslar kullanıyor. Söz konusu işlemin gerçekleştirilmesi için büyük ve hantal makinalara ihtiyaç duyulması durumu bu teknolojinin hastaneler ve daha küçük bilim tesislerinde kullanılmasını zorlaştırıyor.

Geçmişte CERN tarafından üretilen 2 metrelik prototip hızlandırıcıyı daha da küçülten Stanford ve SLAC ekibi, henüz pratik anlamda kullanılması mümkün olmayan bir parçacık hızlandırıcıyı daha da küçültüp bir silikon çipe yerleştirmeyi başarmışlar. Yeni yöntemde ise mikrodalga radyasyon ya da mıknatıslar yerine hızlandırıcı görevini kızılötesi ışın almış. Bu sayede 30 mikrometrelik vakumlu kanala gönderilen elektronlar burada hızlandırılarak, kanalın duvarındaki silikon kablolara yöneltiliyor. Saniyede 100 bin atım hızına ulaşan kızılötesi lazer, elektronlara her seferinde doğru açıyla vuran foton demetleri göndererek elektronların ileri doğru hızlanmasını sağlıyor. Aşağıdaki görselde hızlandırıcının 25 bin kez büyütülmüş hali görülüyor.

Henüz emekleme aşamasında olan sistem, şimdilik 0,915 keV (kilolelektronvolt) ile elektronlara enerji çıkışı verebilme kapasitesine sahip. Bu değer de ne yazık ki tıbbi uygulamalar veya bilimsel araştırmalar için çok yetersiz. Ancak araştırmacılar, 2020 yılının sonlarına doğru bir ateşleme daha yapmayı planlıyor. Bu seferki değerin ise eskisinin neredeyse 1.00 katına karşılık gelen 1 mega elektronvolt (MeV) olması bekleniyor. Elektronları ışık hızının %94’üne kadar hızlandırmak anlamına gelen bu eylem için kullanılan vakumlu kanal kopyalanacak ve bu sayede hızlandırıcı çip 2.5 cm’e sığabilir hale gelecek.

Kanser hastalığının tedavisi için bir umut olabilir

Teknolojinin tıp alanında uygulanabilir hale gelmesinin ardından kanser hastaları üzerinde kullanılabileceğini ifade eden araştırmacılar, bu şekilde geliştirilen bir vakumlu tüpün hastanın vücuduna yerleştirilebileceğini söylüyor. Bir ucu tümöre bakan tüp aracılığıyla hızlandırılan elektronlar bu sayede kanserli hücreleri yakarken sağlıklı hücrelere zarar vermeyecek.