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可能掀起物理学革命的芯片级粒子加速器

  SLAC国家加速器实验室(SLAC National Accelerator Laboratory)的研究人员开发出了一种新技术,可以使粒子加速器变得比现在更小得多。他们利用一种激光,在大约3毫米长的芯片上成功地使电子加速。

  顾名思义,粒子加速器就是使不同种类的亚原子粒子非常快速地移动。虽然我们通常认为粒子加速器属于高能物理领域,就像大型强子对撞机那样,但它们也被用于很多实际应用,例如在医生办公室里产生X射线。从技术上说,以前的阴极射线管(CRT)显示器或电视机也是粒子加速器。

  这项技术的好处主要在于,它利用了在商业上可行的激光和现有的大规模生产工艺。也就是说,一旦工艺流程经过实际改良,它就能带来体积更小、可用于多种应用的新一代粒子加速器。

  “在这项技术投入实际使用之前,我们还面临着很多挑战,但它最终将大幅降低未来高能粒子对撞机的大小和成本,帮助我们探索基本粒子和微观力量的世界。”物理学家乔尔·英格兰(Joel England)表示。

  由玻璃制成的芯片包含了一系列的纳米脊线。这些纳米脊线负责处理激光的电场,以便在电子通过芯片时给电子“增压”。加速器增加了粒子的能量,但没有提高它们的速度(这实现起来很难)。目前,这项技术投入实际应用的主要障碍在于,必须先用传统加速器将粒子加速至接近光速,然后再将它们转移到这种芯片。

  如果科学家成功地利用一种更加小巧的设备来完成第一步,那么这项技术将使粒子加速器变得更小、更便宜,有可能引发物理学的革命(举例说明,在发挥全部潜能的情况下,这种芯片加速器在100英尺距离中所获得的能量与SLAC加速器在整整2英里距离中所获得的能量相当)。

  “它也将有助于创造小巧的加速器和X射线装置,用于安全扫描,医学治疗和成像,以及生物学和材料科学研究。”英格兰说。

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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