斯坦福大學計劃基于石英芯片打造微型粒子加速器

芯片上的加速器可以縮小到鞋盒大小。

從粒子加速器誕生開始，就不斷地在工農業生產、醫療衛生、科學技術等領域大顯身手。然而，受限于龐大的體積和高昂的造價，粒子加速器不易被科學家廣泛使用。對此，斯坦福大學最近提出了一種新設計，或將大幅縮減粒子加速器的體積和重量。

目前的粒子加速器均使用微波驅動粒子，但是來自德國埃爾朗根-紐倫堡大學科學家研究發現，激光可被用來加速較低能的電子，這些低能電子以前在加速器中未被提升到最大速度。利用這種技術，科學家可將加速器芯片組合起來，足球場那么長的芯片就能替代長2英里（約合3219米）的直線加速器相干光源。

據報道，戈登和貝蒂-摩爾基金會近日向斯坦福大學科學家捐贈了1350萬美元，用于設計打造一個微型粒子加速器。而斯坦福大學等機構科學家計劃利用石英芯片和激光技術制造微型粒子加速器。

事實上，這是一個集合了加速器物理學、激光物理學、納米光子學和納米制造領域的世界知名專家的國際合作項目，由斯坦福大學、SLAC國家加速器實驗室，以及埃爾朗根-紐倫堡大學等全球多個實驗室及大學合作，致力研發新一代“桌面型”粒子加速器。

這個國際合作項目計劃在未來五年內，完成一個鞋盒大小的微型加速器原型。據稱，這個作品將可以把粒子加速到相當于醫院放射機器所產生的能量。不過研究人員表示，最終還是會增大這種微型加速器的規模，以媲美當今全球最強大的粒子加速器。

美國SLAC國家加速器實驗室物理學家喬爾-英格蘭德是該五年項目的成員之一，他表示：“既然微芯片產業可以改革計算機，或許我們也能如此改革粒子加速器?？s小粒子加速器就是令它們變得體積更小，造價更低廉，一旦成功，加速器將變得平民化。”

舉個例子，歐洲粒子物理研究所的大型強子對撞機重約38000噸，且深埋于地下，長達27公里。如此“重量級”的研究工具，普通的研發團隊根本難以接觸到。而借助激光和“芯片上的加速器”設計理念，科學家將能在鞋盒大小的區域進行實驗，用于探索平行宇宙或者搜尋“上帝粒子”。

顯然，加速器體積和重量的大幅縮減使得研究人員更易掌控操作粒子科學實驗。如果基于石英芯片打造的微型加速器能在日常生活中普及，也將大力推動人類科學的進步。

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