科學家打造史上「最迷你粒子加速器」 將助力醫療創新

粒子加速器一詞往往讓人聯想到巨大的裝置，比如橫跨國界、耗資巨大的CERN大型強子對撞機（LHC）。然而，科學家們最新的成就將粒子加速器的概念壓縮到了一個意想不到的尺寸——與硬幣一樣大。

在最近發表的《自然》雜誌中，物理學家展示了這一粒子加速器，雖然它的大小不足以引起轟動，但這個令人興奮的技術演示可能預示著未來的醫療設備。這個小型設備使用精確的激光脈衝來推動電子，與傳統的依賴金屬腔體的加速器相比，這種新型的加速器更小巧、成本更低。

雖然目前這個迷你加速器的電子輸出量只有每秒一個，且能量僅與老式電視中的電子相當，但這項研究的重要性不在於其即時的實際應用，而在於它為未來的可能性開闢了一條道路。

目前1秒僅能產生1電子 但已能用於皮膚癌治療

這個微型加速器的設計運用了最新的半導體製造技術，其核心是由數百個高度僅為2微米（1微米相當於1米的100萬分之一）矽柱所構成的結構，形成了一個精細的電子「走廊」。在這個微觀的通道中，激光脈衝被用來激發強大的電場，這些電場進一步推動電子加速。雖然目前這一原型的能量輸出與舊式電視機中的電子束相當，並且每秒鐘只能產生一個電子，但這一設備已經成功展示了粒子加速器可以被製作得極為緊湊。

這項發明的潛在應用範圍十分廣泛，特別是在醫學領域。目前，電子加速器已被用於皮膚癌等疾病的治療，未來這種迷你加速器有可能被發展為可植入人體的治療裝置，這將極大地提升治療的精準度並降低侵入性。

雖然要實現這一目標還需要克服不少科學與工程上的挑戰，但這一創新無疑為未來的醫學診斷與治療開闢了新的途徑，它不僅代表了粒子物理學的一個重要進展，也可能對醫學治療方法帶來革命性的改變。

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參考論文:

1.Coherent nanophotonic electron accelerator. 《Nature》

延伸閱讀：

1.「惡魔」捕獲 物理學家確認67年前預測的無質量、中性複合粒子

首圖來源：FAU/Laser Physics, Stefanie Kraus, Julian Litze ccBy4.0

內文圖片來源：《Nature》ccBy4.0