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2020-01-03 11:30 |
斯坦福大学科学家创建可安装在芯片上的微型粒子加速器
据外媒New Atlas报道，如果粒子加速器不是那么大，它们可能对医学非常有用。例如，SLAC加速器的长度将近2英里（3.2公里），而欧洲核子研究组织的大型强子对撞机（LHC）则可达到惊人的16.7英里（27公里）。现在，斯坦福大学的科学家已经设法缩小技术以适合计算机芯片，这可能导致更精确的癌症放射疗法。 X}\:_/
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在常规的加速器中，粒子通过真空管射出并加速到令人难以置信的高速。SLAC加速器通过用微波照射粒子来加快其速度，而LHC使用超导电磁体。这样做所需要的机械设备使这些系统非常笨重，并且难以按比例缩小尺寸以用于医院和较小的科学机构。过去，欧洲核子研究组织（CERN）设法创建了一个较小的原型，其长度约为6.5英尺（2米）–现在，来自斯坦福大学和SLAC的团队已经创建了一种甚至更小的版本，可安装在单个硅芯片上。 oM`0y@QCf
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借助新设计，电子可以通过真空密封的通道发出电子束，该通道长30微米，比人的头发更细。斯坦福装置通过红外光加速了其粒子，红外光通过穿过通道壁的硅线漏斗。红外激光每秒发出100,000次脉冲，每次发出一束光子，这些光子以直角撞击电子，以加速电子向前移动。 `+Q%oj#FF
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研究人员称，以目前的形式，这种芯片上的粒子加速器尚未准备好实际使用，但确实表明该概念有效。目前，它仅能给电子提供0.915keV的能量，这是研究或医学应用所需的能量的1/1000。 yaH
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到今年年底，该团队预计其将能提供1MeV的能量，即比当前形式多一千倍的能量。这样做非常简单–研究人员将同一条通道重复复制1000次，该通道应安装在仅1英寸（2.5厘米）长的芯片上。 >I&5j/&}+
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那么，粒子加速器实际上可以用于什么呢？研究人员说，第一个应用可能是针对性更强的癌症治疗方法。例如，可以将真空管的一端直接指向肿瘤插入患者体内。通过该设备加速的电子可以通过该管漏斗直接撞击癌细胞，而不会撞击附近的健康细胞。 J nM["Q=`
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该研究发表在《科学》杂志上。 _"rgET` vW
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论文链接：https://science.sciencemag.org/content/367/6473/79
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