2023年10月18日，德國埃爾朗根-紐倫堡大學的研究團隊成功制造出世界上最小的粒子加速器，其長度僅為0.2毫米，可以裝在筆尖上。這一“微小”的技術勝利可能開辟廣泛的應用領域，包括在人類患者體內使用微型粒子加速器。相關研究成果發表在《自然》上。

  這臺新機器被稱為納米光子電子加速器（NEA），它包含一塊很小的微芯片，里面有一根更小的、由數千個單獨“支柱”組成的真空管。研究人員可以通過向這些“支柱”發射微型激光束來加速電子。研究人員使用這一微型裝置將電子從28.4千電子伏特能量值加速到40.7千電子伏特，提升幅度約為43%。

  NEA是第一個能夠快速且聚焦良好的產生電子束的微型加速器，可將電子加速到每秒10萬公里。NEA的主加速管長約0.5毫米，是歐洲核子研究中心大型強子對撞機約27公里長的環形隧道的5400萬分之一。

  雖然NEA加速的電子的能量只有大型強子對撞機加速的粒子的百萬分之一左右。不過，研究人員相信，他們可以通過使用替代材料或將多個真空管疊在一起來改進NEA的設計，這可以進一步加速粒子。盡管如此，它們永遠無法達到與大型對撞機相同的能量水平。

  但這種新技術仍有望應用于醫學領域，為醫生提供新的治療工具或為生物實驗室提供小型消毒工具。研究第一作者、埃爾朗根-紐倫堡大學物理學家托馬斯•赫勞巴在聲明中寫道：“理想的應用方式是，在內窺鏡上安裝一個粒子加速器，以便在患者體內受影響區域直接進行放射治療。”但他也說，要實現這一目標，還有很長的路要走。

  總之，這一創新為醫學領域提供了新的可能性，未來我們可以期待更多關于小型粒子加速器的研究和應用。■