Лазер, убивающий рак, и ключ от мультивселенной — всё в одном чипе с размером в палец

Инженер из Университета Колорадо в Денвере создаёт технологию , которая может привести к появлению лазеров, способных избирательно уничтожать раковые клетки, не затрагивая здоровые ткани, а также дать науке инструмент для проверки гипотезы мультивселенной Стивена Хокинга.

В интервью один из авторов проекта, ассистент-профессор кафедры электротехники Аакаш Сахай, сравнил своё открытие с историческими достижениями, основанными на понимании субатомной природы материи — такими как появление лазеров, микросхем и светодиодов. «Это ещё один шаг в том же направлении, только теперь мы проникаем гораздо глубже», — отметил он.

Разработка позволяет генерировать сверхмощные электромагнитные поля, которые возникают за счёт высокочастотных колебаний электронного газа, ускоряемого до экстремальных скоростей. Именно такие процессы лежат в основе многих современных технологий — от микропроцессоров до ускорителей элементарных частиц.

До сих пор проведение подобных экспериментов требовало использования масштабных и дорогостоящих установок — например, коллайдера CERN, проложенного на 27 километров под землёй. Управление пучками высокоэнергетических частиц и генерация радиочастотных полей нуждались в колоссальных затратах и инфраструктуре. Сахаю же удалось уместить всё это в миниатюрную конструкцию, сопоставимую по размеру с большим пальцем руки.

Ключевым элементом стал чип на основе кремния , способный не только выдерживать резкое тепловое воздействие, но и грамотно перераспределять энергию, возникающую при квантовых резонансах. При этом структура материала остаётся устойчивой, что даёт возможность наблюдать ранее недоступные явления.

«Суть не просто в высочайших энергиях, а в возможности направленно ими управлять, не разрушая само устройство», — поясняет аспирант Калян Тирумаласетти, участвующий в проекте.

Идея была сформирована в лаборатории CU Denver, а ключевые тесты проведены в национальной лаборатории SLAC — одном из ведущих научных центров под эгидой Стэнфорда. Университет уже получил временные патенты как в США, так и за рубежом.

Хотя до прикладных решений ещё далеко, исследователи рассматривают множество направлений, где новая технология может принести прорыв. Сахай полагает, что в будущем появятся гамма-лазеры , позволяющие не просто визуализировать внутреннюю структуру клеток, но и получать изображение ядер атомов — что может радикально изменить подход к лечению онкологии и другим видам терапии.

Помимо медицинских приложений, разработка способна послужить основой для проверки фундаментальных теорий о происхождении и устройстве Вселенной. Методика открывает путь к изучению структуры пространства-времени, а также позволяет тестировать гипотезы о существовании параллельных миров. «Мне всегда была интересна физика, — говорит Тирумаласетти. — Но именно инженеры дают науке инструменты, с помощью которых гипотезы превращаются в работающие решения. Это потрясающе».

Уже в ближайшие месяцы команда планирует вернуться в SLAC для доработки конструкции чипа и совершенствования технологии управления лазерными импульсами. Несмотря на то что путь от лабораторного эксперимента до промышленного применения может растянуться на десятилетия, фундамент был заложен ещё в 2018 году, когда Сахай опубликовал первую работу по ускорителям антиматерии. «Это не вопрос ближайшего года, но за мою жизнь — вполне осуществимо», — уверен он.