纳米光子电子加速器由一个微芯片组成，该微芯片装有一根只有毫米长的微小加速管。这张照片显示了该设备与一角硬币的比较。（图片来源：FAU/LaserPhysics，StefanieKraus，JulianLitzel）

科学家最近首次启动了世界上最小的粒子加速器。这个微小的技术胜利，大约是一个小硬币的大小，可以为广泛的应用打开大门，包括在人类患者体内使用微小的粒子加速器。

这台被称为纳米光子电子加速器（NEA）的新机器由一个小的微芯片组成，该微芯片容纳了一个更小的真空管，由数千个单独的“支柱”组成。研究人员可以通过向这些支柱发射微型激光束来加速电子。

主加速管长约0.02英寸（0.5毫米），比构成欧洲核子研究中心在瑞士的大型强子对撞机（LHC）的16.8英里长（27公里）环短万倍-世界上最大，最强大的粒子加速器，它发现了一系列新粒子，包括希格斯玻色子（或上帝粒子），幽灵般的中微子，魅力介子和神秘的X粒子.

这条小隧道的内部只有大约纳米宽。根据国家纳米技术研究所的数据，人类的头发厚度为80,至,纳米。.

大型强子对撞机比纳米光子电子加速器的真空管长万倍。（图片来源：盖蒂图片社）

在近日发表在《自然》杂志上的一项新研究中，德国埃尔朗根-纽伦堡弗里德里希-亚历山大大学（FAU）的研究人员使用这种微小的装置将电子从28.4千电子伏特的能量值加速到40.7keV，增加了约43%。

研究人员在一份声明中写道，这是年首次提出的纳米光子电子加速器首次成功发射。（斯坦福大学的研究人员已经用他们的迷你加速器重复了这一壮举，但他们的结果仍在审查中）。

“这是第一次，我们真的可以谈论[微]芯片上的粒子加速器，”该研究的共同作者，FAU的物理学家RoyShiloh在声明中说。

大型强子对撞机使用超过9,个磁铁来产生磁场，将粒子加速到光速的99.9%左右。NEA也会产生磁场，但它的工作原理是向真空管中的柱子发射光束;这以正确的方式放大了能量，但产生的能量场要弱得多。

NEA加速的电子的能量只有LHC加速粒子的百万分之一左右。然而，研究人员认为，他们可以通过使用替代材料或将多个管子堆叠在一起来改进NEA的设计，这可能会进一步加速颗粒。尽管如此，它们永远不会达到与大型对撞机相同的能量水平。

这可能不是坏事，因为创造这些加速器的主要目标是利用靶向医疗中加速电子释放的能量，这些能量可以取代更具破坏性的放射治疗形式，用于杀死癌细胞。

“梦想的应用是在内窥镜上放置粒子加速器，以便能够直接在体内受影响的区域进行放射治疗，”研究主要作者，FAU物理学家Tomá?Chlouba在声明中写道。但他补充说，这还有很长的路要走。