据消息,科研团队近期攻克了重大科研难题,成功研制出全球首台纳米光子电子加速器(亦称为 NEA)。这台加速器既可以集束粒子,又可以达到超高速度加速,开辟了粒子加速新领域。
NEA主要由一种非常小型的微芯片组成,核心部位更是装有更小的真空管。这个真空管堪称工程奇迹,由数千个独立的”柱子”构成。有趣的是,科研团队能够通过向这些柱子射出激光束,加速电子在管中速度的提升。
据悉,NEA主加速管的长度只约为0.02英寸(约0.5毫米)。相比之下,欧洲核子研究组织开发出来的大型强子对撞机(LHC)的长度则高达16.8英里(约27公里),新型NEA的长度只有LHC的5400万分之一。
NEA微型隧道的内部宽度仅为225纳米左右。国家纳米技术研究所的数据显示,人类头发的厚度为80000至100000纳米,这意味着NEA隧道宽度只有人发的十分之一。
这项开创性科研项目的牵头单位包括德国埃尔朗根-纽伦堡大学、以色列耶路撒冷希伯来大学和德国马克斯普朗克光科学研究所。在实验过程中,科学家们观察到最大相干能量增益为12.3keV,相当于从原来的28.4keV增加至40.7keV,能量增加了43%。
在此次研究中,NEA展示出其极强的粒子加速能力和横向束约束力,为粒子加速技术开辟了新领域。同时,尽管这一装置仅有LHC长度的5400万分之一,却在能量转换效率上达到了43%的增幅,这无疑为微世界探索提供了更多可能。
这一技术的成功研发,不仅为粒子物理学,也为生物医疗技术等领域提供了新的道路,尤其是在可塑性高的微纳米级陀螺仪、微加速度计和微压力传感器的研发上有了新的突破,无疑将对未来的科研带来深远的影响。
虽然这项技术还处在初级阶段,但已经表现出了巨大的潜力。今后,科研团队将需要进一步提升这项技术的能量增益水平和观察精度,以便于实现微观世界的更精确控制和观察,希望耗时不会太久,真是令人翘首期待。