Los científicos están un paso más cerca de construir una fuente de haz de electrones intenso sin láser. Usando el Laboratorio de Fuente de Electrones de Alto Brillo en el Laboratorio Nacional Acelerador Fermi del DOE, un equipo dirigido por el científico Luigi Faillace de RadiaBeam Technologies está probando un cátodo de nanotubos de carbono, aproximadamente del tamaño de una moneda de cinco centavos, que elimina por completo la necesidad de un sistema láser del tamaño de una habitación. Las pruebas con el cátodo de nanotubos han producido corrientes de haz de mil a un millón de veces mayores que las generadas con un gran costoso sistema láser.

La tecnología tiene amplias aplicaciones en equipos médicos y seguridad nacional, ya que un haz de electrones es un componente crítico en la generación de rayos X.

Si bien los cátodos de nanotubos de carbono se han estudiado ampliamente en la academia, Fermilab es la primera instalación que prueba la tecnología en un entorno a gran escala.

"La gente ha hablado de ello durante años, "dijo Philippe Piot, científico de planta en Fermilab y profesor en la Universidad del Norte de Illinois, "pero lo que faltaba era una asociación entre personas que tienen los conocimientos técnicos en un laboratorio, una universidad y una empresa ".

Se buscó el fermilab para probar el cátodo experimental debido a su capacidad y experiencia para manejar haces de electrones intensos, uno de los relativamente pocos laboratorios que pueden respaldar este proyecto. Una subvención de Investigación de Innovación de Pequeñas Empresas del Departamento de Energía de EE. UU. Financia la colaboración RadiaBeam-Fermilab.

El nuevo cátodo aparece a primera vista como un botón negro liso, pero a nanoescala se parece, en palabras de Piot, "millones de pararrayos". Cuando se aplica un campo eléctrico fuerte, extrae corrientes de electrones de la superficie del cátodo, creando el haz de electrones. La fuerza excepcional de los nanotubos de carbono evita que el cátodo se destruya.

Tradicionalmente, Los científicos de aceleradores utilizan láseres para golpear cátodos con el fin de expulsar electrones a través de la fotoemisión. Los campos eléctricos y magnéticos del acelerador de partículas luego organizan los electrones en un haz. El cátodo de nanotubos probado no requiere láser:solo necesita el campo eléctrico ya generado por un acelerador para desviar los electrones, un proceso denominado emisión de campo.