科學(xué)家研制出一款長度僅為0.2毫米的粒子加速器

來自美國和德國的科學(xué)家研制出了一款長度僅為0.2毫米的粒子加速器，這是迄今制造出的同類設(shè)備中最小的，也是首臺(tái)可產(chǎn)生聚焦良好的快速電子束的微型加速器，能用激光將電子加速到十萬公里/秒的速度，有望在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域找到用武之地。 &{.IUg  
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如大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)或治療癌癥的設(shè)施中的較大的粒子加速器，利用電場和磁場加速電子等粒子，這些電場通常由長度以米或厘米為單位的無線電波產(chǎn)生。在最新研究中，來自埃爾蘭根-紐倫堡大學(xué)的彼得·霍梅爾霍夫等人利用光來加速粒子，光這種電磁波的波長以百納米計(jì)，這使科學(xué)家能將加速器的尺寸從幾公里寬縮小到不足一毫米。 v,ZYh w  
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為制造出這款粒子加速器，研究團(tuán)隊(duì)使用了數(shù)千根2微米高的硅柱，這些硅柱排列成兩條平行線，每條平行線長0.2毫米。為讓加速器運(yùn)行，研究團(tuán)隊(duì)從上方將激光照射在這條柱狀的“跑道”上，同時(shí)從側(cè)面向其注入電子。來自激光的光波與硅柱相互作用，產(chǎn)生電磁場，使電子聚在一起形成窄束，并以超過十萬公里/秒的速度加速穿過整個(gè)結(jié)構(gòu)。 H?];8wq$G  
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隨后，研究團(tuán)隊(duì)在“跑道”上增加更多支柱，得到了0.5毫米長的粒子加速器，其可讓電子“跑得更快”，攜帶的能量增加43%，表明這種加速器可擴(kuò)展并集成在芯片上、甚至直接集成在光纖的端口上。 XLt/$Caf  
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以前科學(xué)家們建造了一些微型加速器，但新加速器不僅能加速電子，還可將電子限制在相對(duì)較窄的光束中以用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)。 F1stRZ1ZI  
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霍梅爾霍夫表示，盡管電子在新設(shè)備中獲得的能量僅為其在大型加速器中獲得能量的百萬分之一，但利用熔融二氧化硅這種能承受更強(qiáng)烈激光的玻璃材料制作柱體，有可能提高電子的能量。此外，他們最終有望將加速器縮小到可放在筆尖上，成為醫(yī)生或生物實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家的好幫手。