Звучит как научная фантастика?
Для доктора Аакаша Сахая, доцента кафедры электротехники Университета Колорадо в Денвере, это — ближайшее будущее.
Его команда разработала революционное квантовое устройство, способное генерировать экстремальные электромагнитные поля — такие, которые раньше можно было создать только в гигантских ускорителях частиц, протяжённостью в десятки километров.
Теперь же вся эта мощь может уместиться на кремниевом чипе — в ладони учёного.
Работа Сахая была признана одним из главных прорывов года в области квантовых технологий и вышла на обложку журнала Advanced Quantum Technologies.
«Это не просто лабораторный эксперимент, — говорит Сахай. — Это технология, которая может кардинально изменить науку, медицину и наше понимание реальности. Как когда-то открытие квантовой физики привело к лазерам, транзисторам и компьютерам — так и этот прорыв может стать основой следующей научной революции».
Как заменить коллайдер чипом?
Сегодня для изучения фундаментальных явлений физики — например, поиска темной материи или проверки теорий квантовой гравитации — учёные используют массивные ускорители частиц, такие как Большой адронный коллайдер (ЦЕРН). Его тоннель — 27 километров в длину, а стоимость — миллиарды долларов.
Всё это нужно, чтобы создать сверхмощные электромагнитные поля, ускоряющие частицы до скоростей, близких к свету.
Эти поля — ключ к изучению ткани Вселенной на самом глубоком уровне.
Но Сахай нашёл другой путь.
Он разработал специальный кремниевый материал, в котором квантовый электронный газ может вибрировать с невероятной скоростью. Эти колебания генерируют экстремальные электромагнитные поля — аналогичные тем, что создаются в коллайдерах, но в микроскопическом масштабе.
«Мы сжимаем километры ускорителей в чип размером с ноготь, — объясняет Калян Тирумаласетти, аспирант лаборатории Сахая. — Ключ в том, что наш материал управляет энергией и теплом, не разрушаясь. Это позволяет проводить стабильные, повторяемые эксперименты — и видеть то, что раньше было недоступно».
Технология, проверенная в SLAC
Метод был разработан в Университете Колорадо в Денвере и протестирован в Национальной ускорительной лаборатории SLAC — одном из ведущих исследовательских центров США, под управлением Стэнфорда и Министерства энергетики.
Уже поданы патенты в США и за рубежом.
Следующий шаг — совершенствование чипа и лазерной техники в ходе летних экспериментов в SLAC.
Гамма-лазер: оружие против рака
Одно из самых захватывающих применений — медицинский гамма-лазер.
Сегодняшние методы радиотерапии повреждают не только раковые, но и здоровые клетки.
Гамма-лазер на основе технологии Сахая может точно нацеливаться на ядра атомов в раковых клетках, разрушая их на наноуровне, не затрагивая окружающие ткани.
«Мы могли бы увидеть, что происходит внутри ядра клетки — и даже внутри самого атома, — говорит Сахай. — Это даст нам невиданную визуализацию и контроль. В конечном счёте — возможность редактировать ядра, модифицировать повреждённые клетки или уничтожать опухоли с атомной точностью».
Мультивселенная в лаборатории
Но медицина — лишь часть потенциала.
Экстремальные поля, создаваемые чипом, могут воссоздать условия, близкие к тем, что были в первые мгновения после Большого взрыва.
Это открывает путь к экспериментальной проверке таких теорий, как:
- Существование мультивселенной (по гипотезе Стивена Хокинга),
- Квантовая пена — пузырящаяся ткань пространства-времени на планковском масштабе,
- Проявление скрытых измерений из теории струн.
«Для меня важно не просто понимать природу, — говорит Тирумаласетти. — Важно дать учёным инструменты, чтобы они могли экспериментировать с реальностью. Именно инженеры превращают физику в технологии. А это — технология, которая может изменить всё».
Будущее в ладони
Разработка таких прорывов требует времени.
Некоторые из основополагающих идей Сахая восходят к 2018 году, когда он впервые опубликовал исследования по ускорителям антиматерии.
Источник: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/08/250812234617.htm
Если вам понравился материал, кликните значок - вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал - не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!
