2023年10月18日，德國(guó)埃爾朗根-紐倫堡大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)成功制造出世界上最小的粒子加速器，其長(zhǎng)度僅為0.2毫米，可以裝在筆尖上。這一“微小”的技術(shù)勝利可能開辟?gòu)V泛的應(yīng)用領(lǐng)域，包括在人類患者體內(nèi)使用微型粒子加速器。相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然》上。

  這臺(tái)新機(jī)器被稱為納米光子電子加速器（NEA），它包含一塊很小的微芯片，里面有一根更小的、由數(shù)千個(gè)單獨(dú)“支柱”組成的真空管。研究人員可以通過向這些“支柱”發(fā)射微型激光束來加速電子。研究人員使用這一微型裝置將電子從28.4千電子伏特能量值加速到40.7千電子伏特，提升幅度約為43%。

  NEA是第一個(gè)能夠快速且聚焦良好的產(chǎn)生電子束的微型加速器，可將電子加速到每秒10萬公里。NEA的主加速管長(zhǎng)約0.5毫米，是歐洲核子研究中心大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)約27公里長(zhǎng)的環(huán)形隧道的5400萬分之一。

  雖然NEA加速的電子的能量只有大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)加速的粒子的百萬分之一左右。不過，研究人員相信，他們可以通過使用替代材料或?qū)⒍鄠�(gè)真空管疊在一起來改進(jìn)NEA的設(shè)計(jì)，這可以進(jìn)一步加速粒子。盡管如此，它們永遠(yuǎn)無法達(dá)到與大型對(duì)撞機(jī)相同的能量水平。

  但這種新技術(shù)仍有望應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，為醫(yī)生提供新的治療工具或?yàn)樯飳?shí)驗(yàn)室提供小型消毒工具。研究第一作者、埃爾朗根-紐倫堡大學(xué)物理學(xué)家托馬斯•赫勞巴在聲明中寫道：“理想的應(yīng)用方式是，在內(nèi)窺鏡上安裝一個(gè)粒子加速器，以便在患者體內(nèi)受影響區(qū)域直接進(jìn)行放射治療。”但他也說，要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，還有很長(zhǎng)的路要走。

  總之，這一創(chuàng)新為醫(yī)學(xué)領(lǐng)域提供了新的可能性，未來我們可以期待更多關(guān)于小型粒子加速器的研究和應(yīng)用�！�