世界上最大的粒子加速器是個位於地下全長17英里的龐然大物,運營開支達幾十億美元。近期一份發表在《科學》(Science)期刊上的研究,造出了一個位於矽晶片上的粒子加速器,只有30微米長。

美國能源部SLAC國家加速器實驗室的研究者在矽晶片上造出線性加速器,讓電子在還不到一根頭髮寬度的長度內實現加速。一個普通加速器需要幾英尺的距離才能達到相同效果。

研究人員在矽晶片上刻出奈米尺寸通道,並用真空密閉,利用矽晶片對於紅外線透明的效果,用紅外線加速電子。

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主要研究者史丹佛大學的武科維奇(Jelena Vuckovic)說:「大型加速器就像大型望遠鏡,世界上只有幾個,科學家必須到那幾個地方使用它們。我們想造出縮小的版本,更方便科研工作者使用。」

儘管這個加速器還處於雛形階段,研究者把它的出現比做以前從大型計算機到實現個人桌面電腦的飛躍。

研究人員表示,微型線性加速器在研究和醫療領域都有重要用途,比如可以利用導管直接送達腫瘤,避免影響正常的生物體組織。

電子要被加速到光速的94%,才能達到醫療可用標準,這是目前雛形所達到速度的一千倍。研究人員認為,這個雛形已具備了加速器所有的功能,在2020年底有望實現所需的能量目標。

這個加速器的設計還有一個特別之處,研究人員用電腦使用反向設計思路完成了設計,即從所需的結果出發,利用軟體反向推理出所需的設計。

合作研究者英格蘭(R. Joel England)說:「有時,反向設計能產出人類工程師想不到的方案。

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