史丹佛大學(xué)團(tuán)隊(duì)制造出一種比頭發(fā)寬度還要小的「微型」粒子加速器，未來有望將電子加速到光速 94%，并應(yīng)用在癌癥放射療法中。 （圖／史丹佛大學(xué)）

型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC）是目前世上最大的粒子加速器設(shè)施，研究目的為尋找暗物質(zhì)、分析希格斯機(jī)制、精確測量希格斯玻色子質(zhì)量、研究夸克-膠子電漿體等，前陣子還發(fā)現(xiàn)第3 種「五夸克粒子」，不斷充實(shí)粒子物理學(xué)架構(gòu)。

 

除了大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)這種環(huán)形加速器，位于史丹佛大學(xué)內(nèi)的美國SLAC 國家加速器實(shí)驗(yàn)室（SLAC National Accelerator Laboratory）則擁有一個(gè)長約3.2 公里的線形加速器，電子流在這種巨大加速器中經(jīng)過真空管，隨著微波輻射爆發(fā)加速粒子直到它們接近光速、進(jìn)而產(chǎn)生強(qiáng)大光束，世界各地科學(xué)家都可以利用它來探測無機(jī)／生物材料的原子與分子結(jié)構(gòu)。

 

但我們可能擁有掌上型粒子加速器嗎？由史丹佛大學(xué)電機(jī)工程學(xué)教授Jelena Vuckovic 領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)，最近就制造出結(jié)合在矽晶片上的微型粒子加速器：在矽中刻出奈米通道，然后利用紅外雷射光在適當(dāng)時(shí)間和正確角度下撞擊電子，進(jìn)而推動(dòng)、加速電子傳遞。

 

目前團(tuán)隊(duì)展示的加速器只是初步原型，但比起世上少數(shù)幾個(gè)強(qiáng)大的大型加速器，這種微型設(shè)備更易于攜帶，雖然整體產(chǎn)生能量和大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)不能相提并論（后者可產(chǎn)生比微型粒子加速器高30,000 倍的能量），但至少在醫(yī)療方面有機(jī)會(huì)改善現(xiàn)有癌癥放射療法：目前的醫(yī)用X 射線設(shè)備輻射會(huì)充斥整個(gè)房間，除了難以聚焦在腫瘤上，患者也需要另外穿著防輻鉛衣減少損害。

 

研究共同作者 Olav Solgaard 對(duì)此正在研究其他方法，比如先將一條真空管插入腫瘤患處旁，然后引導(dǎo)晶片微型加速器產(chǎn)生的粒子束進(jìn)行放射療法。

 

研究人員希望最終可以將電子速度加速到光速的 94%、能量約 1MeV，但這至少需要集成 1,000 個(gè)微型粒子加速器才能達(dá)到。新論文發(fā)表在《科學(xué)》（Science）期刊。