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2020-01-03 11:30 |
斯坦福大學(xué)科學(xué)家創(chuàng)建可安裝在芯片上的微型粒子加速器
據(jù)外媒New Atlas報(bào)道，如果粒子加速器不是那么大，它們可能對醫(yī)學(xué)非常有用。例如，SLAC加速器的長度將近2英里（3.2公里），而歐洲核子研究組織的大型強(qiáng)子對撞機(jī)（LHC）則可達(dá)到驚人的16.7英里（27公里）�，F(xiàn)在，斯坦福大學(xué)的科學(xué)家已經(jīng)設(shè)法縮小技術(shù)以適合計(jì)算機(jī)芯片，這可能導(dǎo)致更精確的癌癥放射療法。 $`pf!b2Z
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在常規(guī)的加速器中，粒子通過真空管射出并加速到令人難以置信的高速。SLAC加速器通過用微波照射粒子來加快其速度，而LHC使用超導(dǎo)電磁體。這樣做所需要的機(jī)械設(shè)備使這些系統(tǒng)非常笨重，并且難以按比例縮小尺寸以用于醫(yī)院和較小的科學(xué)機(jī)構(gòu)。過去，歐洲核子研究組織（CERN）設(shè)法創(chuàng)建了一個較小的原型，其長度約為6.5英尺（2米）–現(xiàn)在，來自斯坦福大學(xué)和SLAC的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)創(chuàng)建了一種甚至更小的版本，可安裝在單個硅芯片上。 .EYL
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借助新設(shè)計(jì)，電子可以通過真空密封的通道發(fā)出電子束，該通道長30微米，比人的頭發(fā)更細(xì)。斯坦福裝置通過紅外光加速了其粒子，紅外光通過穿過通道壁的硅線漏斗。紅外激光每秒發(fā)出100,000次脈沖，每次發(fā)出一束光子，這些光子以直角撞擊電子，以加速電子向前移動。 s5, @=(,
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研究人員稱，以目前的形式，這種芯片上的粒子加速器尚未準(zhǔn)備好實(shí)際使用，但確實(shí)表明該概念有效。目前，它僅能給電子提供0.915keV的能量，這是研究或醫(yī)學(xué)應(yīng)用所需的能量的1/1000。 )! [ B(
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到今年年底，該團(tuán)隊(duì)預(yù)計(jì)其將能提供1MeV的能量，即比當(dāng)前形式多一千倍的能量。這樣做非常簡單–研究人員將同一條通道重復(fù)復(fù)制1000次，該通道應(yīng)安裝在僅1英寸（2.5厘米）長的芯片上。 'CBwE&AL
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那么，粒子加速器實(shí)際上可以用于什么呢？研究人員說，第一個應(yīng)用可能是針對性更強(qiáng)的癌癥治療方法。例如，可以將真空管的一端直接指向腫瘤插入患者體內(nèi)。通過該設(shè)備加速的電子可以通過該管漏斗直接撞擊癌細(xì)胞，而不會撞擊附近的健康細(xì)胞。 ^} j~:EZb
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該研究發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。 /Qgb t
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論文鏈接：https://science.sciencemag.org/content/367/6473/79
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