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標題: 世界最小粒子加速器將電子移動速度增至每秒10萬公里 [打印本頁]

作者: jiunn36 時間: 2023-10-26 12:39 AM 標題: 世界最小粒子加速器將電子移動速度增至每秒10萬公里

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　　未來某天﹐一個強大微型粒子加速器可能裝在你的口袋裡。物理學家首次建造出第一台奈米光子電子加速器﹐既可加速電子﹐又能將它們限制在可控光束中而非隨意噴射﹐這是微型加速器更廣泛應用的關鍵一步。
　　當人們聽到「粒子加速器」﹐多數反應都是歐洲核子研究組織的大型強子對撞機(LHC)。不過日常生活其實也會遇到粒子加速器﹐比如醫學影像拍攝﹑腫瘤放射治療設備等﹐這些設備體積大﹐性能還有改善空間且價格昂貴。為了改進﹑縮小現有設備尺寸﹐全球物理學家正在研究介電雷射加速器﹐也稱為奈米光子加速器﹐若粒子加速設備能小型化﹐代表我們在一張桌子就能製造高能電子﹐將替醫學與科學開闢全新可能性。
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　　德國埃爾朗根-紐倫堡大學(FAU)物理學研究團隊最近就帶來創舉﹐成功展示全球第一個奈米級光子電子加速器﹐長度僅0.5毫米﹑寬度僅225奈米。2年多前﹐研究團隊利用交替相位聚焦(alternating phase focusing﹐APF)方法控制真空通道內電子遠距流動﹐這是建造粒子加速器第一步﹐只要加速就可讓粒子獲得大量能量。
　　再來﹐研究人員用矽製作數千個2微米高的「柱子」﹐排列成2條平行線﹐每條長0.2毫米﹐看起來就像微型摩天大樓﹐接著將超短雷射脈衝從上方照射這條柱狀「跑道」﹐同時從側面注入電子﹐隨著雷射發出的光與柱子相互作用產生電磁場﹑為通過的電子提供巨大能量﹐最終電子聚集成狹窄光束﹐成功以每秒超過十萬公里的速度加速穿過結構。
　　這對一般人來說聽起來不是什麼大事﹐但對加速器領域來說是個巨大成就﹐因為科學家在一個超小加速器上獲得12keV能量﹐或者說能量增益43%。不過若想達到醫學應用程度﹐能量增益需增加約100倍﹐因此研究團隊下一步將繼續嘗試擴展結構﹐或放置多個彼此相鄰的通道以產生更高能量。

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