斯坦福大学计划基于石英芯片打造微型粒子加速器

芯片上的加速器可以缩小到鞋盒大小。

从粒子加速器诞生开始，就不断地在工农业生产、医疗卫生、科学技术等领域大显身手。然而，受限于庞大的体积和高昂的造价，粒子加速器不易被科学家广泛使用。对此，斯坦福大学最近提出了一种新设计，或将大幅缩减粒子加速器的体积和重量。

目前的粒子加速器均使用微波驱动粒子，但是来自德国埃尔朗根-纽伦堡大学科学家研究发现，激光可被用来加速较低能的电子，这些低能电子以前在加速器中未被提升到最大速度。利用这种技术，科学家可将加速器芯片组合起来，足球场那么长的芯片就能替代长2英里（约合3219米）的直线加速器相干光源。

据报道，戈登和贝蒂-摩尔基金会近日向斯坦福大学科学家捐赠了1350万美元，用于设计打造一个微型粒子加速器。而斯坦福大学等机构科学家计划利用石英芯片和激光技术制造微型粒子加速器。

事实上，这是一个集合了加速器物理学、激光物理学、纳米光子学和纳米制造领域的世界知名专家的国际合作项目，由斯坦福大学、SLAC国家加速器实验室，以及埃尔朗根-纽伦堡大学等全球多个实验室及大学合作，致力研发新一代“桌面型”粒子加速器。

这个国际合作项目计划在未来五年内，完成一个鞋盒大小的微型加速器原型。据称，这个作品将可以把粒子加速到相当于医院放射机器所产生的能量。不过研究人员表示，最终还是会增大这种微型加速器的规模，以媲美当今全球最强大的粒子加速器。

美国SLAC国家加速器实验室物理学家乔尔-英格兰德是该五年项目的成员之一，他表示：“既然微芯片产业可以改革计算机，或许我们也能如此改革粒子加速器。缩小粒子加速器就是令它们变得体积更小，造价更低廉，一旦成功，加速器将变得平民化。”

举个例子，欧洲粒子物理研究所的大型强子对撞机重约38000吨，且深埋于地下，长达27公里。如此“重量级”的研究工具，普通的研发团队根本难以接触到。而借助激光和“芯片上的加速器”设计理念，科学家将能在鞋盒大小的区域进行实验，用于探索平行宇宙或者搜寻“上帝粒子”。

显然，加速器体积和重量的大幅缩减使得研究人员更易掌控操作粒子科学实验。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，也将大力推动人类科学的进步。

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