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Cet accélérateur de particules tient… dans une puce informatique

Crédits : Neil Sapra

Des chercheurs ont mis au point un mini accélérateur de particules capable de tenir sur une puce de silicium. Cette avancée promet de révolutionner le domaine de la médecine.

Il existe plusieurs accélérateurs de particules dans le monde. Le plus important et le plus connu est le Grand collisionneur de hadrons (LHC) du CERN, long de 27 km. Il en existe un autre près de l’Université de Stanford : le SLAC, long de 3,2 km. Les deux instruments ont un même objectif : sonder la structure atomique et moléculaire des matériaux inorganiques et biologiques. En revanche, ils ne fonctionnent pas tout à fait de la même manière.

Dans ces accélérateurs, les particules sont acheminées par des tubes à vide et accélérées à des vitesses incroyablement élevées. Pour ce faire, le LHC utilise des électroaimants supraconducteurs, tandis que le SLAC augmente la vitesse de ses particules en les irradiant avec des micro-ondes.

accélérateur particules
L’accélérateur de particules SLAC géré par l’Université Stanford. Crédits : Université de Stanford

Un mini accélérateur

Ceci étant dit, ce que proposent aujourd’hui les chercheurs de l’Université de Stanford, c’est de réduire au maximum cette incroyable technologie. L’objectif serait alors tout autre. En cas de succès, nous pourrions nous appuyer dessus pour mettre au point de nouvelles thérapies de radiothérapie contre le cancer.

Pour prendre cet exemple, un tube à vide pourrait être inséré dans un patient et dirigé directement vers une tumeur. Les électrons accélérés à travers cet appareil pourraient alors être canalisés à travers ce tube pour frapper les cellules cancéreuses directement sans toucher celles qui sont saines.

En ce sens, les chercheurs ont fait un grand pas en avant. Ils expliquent en effet avoir développé un prototype capable de tenir sur une petite puce de silicium. Plutôt que d’utiliser des micro-ondes ou des aimants, ils utilisent ici de la lumière infrarouge. Un laser émet des impulsions 100 000 fois par seconde, propulsant des photons qui viennent ensuite frapper les électrons pour les accélérer. Dans cette configuration, les électrons sont projetés à travers un canal scellé sous vide de trente micromètres de long plus fin qu’un cheveu humain.

Néanmoins, il ne s’agit ici que d’un prototype. Pour le moment, les chercheurs ont réussi à générer 0,915 kiloélectronvolt (keV) d’énergie. Ils vont devoir atteindre un million d’électrons volts (1MeV) pour pouvoir accélérer les électrons à 94% de la vitesse de la lumière. Ce n’est qu’à cette condition que la puce pourra être exploitée à des fins médicales. Les chercheurs sont néanmoins confiants, estimant qu’ils pourraient y arriver avant la fin de l’année.

Les détails de l’étude sont publiés dans la revue Science.

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