斯坦福大學(xué)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(kāi)始，就不斷地在工農業(yè)生產(chǎn)、醫療衛生、科學(xué)技術(shù)等領(lǐng)域大顯身手。然而，受限于龐大的體積和高昂的造價(jià)，粒子加速器不易被科學(xué)家廣泛使用。對此，斯坦福大學(xué)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(dòng)粒子，但是來(lái)自德國埃爾朗根-紐倫堡大學(xué)科學(xué)家研究發(fā)現，激光可被用來(lái)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(shù)，科學(xué)家可將加速器芯片組合起來(lái)，足球場(chǎng)那么長(cháng)的芯片就能替代長(cháng)2英里（約合3219米）的直線(xiàn)加速器相干光源。

據報道，戈登和貝蒂-摩爾基金會(huì )近日向斯坦福大學(xué)科學(xué)家捐贈了1350萬(wàn)美元，用于設計打造一個(gè)微型粒子加速器。而斯坦福大學(xué)等機構科學(xué)家計劃利用石英芯片和激光技術(shù)制造微型粒子加速器。

事實(shí)上，這是一個(gè)集合了加速器物理學(xué)、激光物理學(xué)、納米光子學(xué)和納米制造領(lǐng)域的世界知名專(zhuān)家的國際合作項目，由斯坦福大學(xué)、SLAC國家加速器實(shí)驗室，以及埃爾朗根-紐倫堡大學(xué)等全球多個(gè)實(shí)驗室及大學(xué)合作，致力研發(fā)新一代“桌面型”粒子加速器。

這個(gè)國際合作項目計劃在未來(lái)五年內，完成一個(gè)鞋盒大小的微型加速器原型。據稱(chēng)，這個(gè)作品將可以把粒子加速到相當于醫院放射機器所產(chǎn)生的能量。不過(guò)研究人員表示，最終還是會(huì )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(shí)驗室物理學(xué)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(chǎn)業(yè)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(jià)更低廉，一旦成功，加速器將變得平民化。”

舉個(gè)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(cháng)達27公里。如此“重量級”的研究工具，普通的研發(fā)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(xué)家將能在鞋盒大小的區域進(jìn)行實(shí)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(xué)實(shí)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(dòng)人類(lèi)科學(xué)的進(jìn)步。

最后，記得關(guān)注微信公眾號：鎂客網(wǎng)（im2maker），更多干貨在等你！