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Les accélérateurs de particules pourraient être très utiles pour la médecine s’ils n’étaient pas si énormes. L’accélérateur SLAC, par exemple, mesure près de 3,2 km de long, tandis que le Grand collisionneur de hadrons (LHC) du CERN mesure 27 km de long. Maintenant des scientifiques de Stanford ont réussi à réduire la taille de cette technologie pour la faire tenir sur une puce informatique, ce qui pourrait permettre de mettre au point des radiothérapies plus précises contre le cancer.

Un accélérateur de particules qui tient sur une puce

Dans les accélérateurs ordinaires, les particules sont acheminées par des tubes à vide et accélérées à des vitesses très élevées. L’accélérateur SLAC accélère ses particules en les irradiant avec des micro-ondes, tandis que le LHC utilise des électroaimants supraconducteurs.
Les systèmes nécessaires à cette opération rendent ces appareils très encombrants et pratiquement impossibles à être utilisé dans les hôpitaux et les petites installations scientifiques. Dans le passé, le CERN avait réussi à créer un prototype plus petit qui mesurait environ 2 mètres de long – et maintenant une équipe de Stanford et du SLAC a créé une version encore plus petite qui tient sur une seule puce de silicium.
Grâce à cette nouvelle conception, les électrons sont acheminés à travers un canal scellé sous vide, d’une longueur de 30 micromètres. Plutôt que d’utiliser des micro-ondes ou des aimants, l’appareil de Stanford accélère ses particules à l’aide de lumières infrarouges, qui sont acheminées par des fils de silicium qui traversent les parois du canal. Un laser infrarouge émet des impulsions 100 000 fois par seconde, envoyant à chaque fois une rafale de photons qui frappent les électrons pour les accélérer.
Dans sa forme actuelle, cet accélérateur de particules sur une puce n’est pas prêt pour une utilisation pratique, mais il montre que le concept fonctionne. Pour l’instant, il n’a réussi à donner aux électrons qu’un coup d’énergie de 0,915 kilo-électronvolt, soit environ mille fois moins que ce qui est nécessaire pour la recherche ou pour des applications médicales.

Pour irradier des cellules cancéreuses

D’ici la fin de l’année, l’équipe vise 1 méga-électronvolt, soit environ mille fois plus d’énergie que la version actuelle. Cette démarche est assez simple : les chercheurs reproduiront 1 000 fois le même tronçon de canal, qui devrait tenir sur une puce de seulement 2,5 cm de long.
De plus l’équipe de chercheurs affirme que la première application pourrait être des thérapies anticancéreuses plus ciblées. Par exemple, un tube à vide pourrait être inséré dans un patient avec une extrémité dirigée directement vers une tumeur. Les électrons accélérés par ce dispositif pourraient être canalisés dans ce tube pour frapper directement les cellules cancéreuses sans toucher les cellules saines qui se trouvent à proximité.
Cette recherche a été publiée dans Science.
Source : Stanford University
Crédit photo : Pixabay