2023年10月18日，德国埃尔朗根-纽伦堡大学的研究团队成功制造出世界上最小的粒子加速器，其长度仅为0.2毫米，可以装在笔尖上。这一“微小”的技术胜利可能开辟广泛的应用领域，包括在人类患者体内使用微型粒子加速器。相关研究成果发表在《自然》上。

  这台新机器被称为纳米光子电子加速器（NEA），它包含一块很小的微芯片，里面有一根更小的、由数千个单独“支柱”组成的真空管。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。研究人员使用这一微型装置将电子从28.4千电子伏特能量值加速到40.7千电子伏特，提升幅度约为43%。

  NEA是第一个能够快速且聚焦良好的产生电子束的微型加速器，可将电子加速到每秒10万公里。NEA的主加速管长约0.5毫米，是欧洲核子研究中心大型强子对撞机约27公里长的环形隧道的5400万分之一。

  虽然NEA加速的电子的能量只有大型强子对撞机加速的粒子的百万分之一左右。不过，研究人员相信，他们可以通过使用替代材料或将多个真空管叠在一起来改进NEA的设计，这可以进一步加速粒子。尽管如此，它们永远无法达到与大型对撞机相同的能量水平。

  但这种新技术仍有望应用于医学领域，为医生提供新的治疗工具或为生物实验室提供小型消毒工具。研究第一作者、埃尔朗根-纽伦堡大学物理学家托马斯•赫劳巴在声明中写道：“理想的应用方式是，在内窥镜上安装一个粒子加速器，以便在患者体内受影响区域直接进行放射治疗。”但他也说，要实现这一目标，还有很长的路要走。

  总之，这一创新为医学领域提供了新的可能性，未来我们可以期待更多关于小型粒子加速器的研究和应用。■