斯坦福设计硅芯片加速器 可将电子加速到光速的94％以上

　　据外媒报道，美国的研究人员正在设计一种硅芯片，该芯片可以将电子加速到光速的94％以上。

　　斯坦福大学和SLAC粒子加速器团队在英特尔创始人之一建立的戈登和贝蒂摩尔基金会（Gordon and Betty Moore Foundation）以及欧盟的地平线2020研究与创新计划（Horizon 2020 Research and Innovation Program）的支持下，利用红外激光和纳米级硅通道构建加速器。红外脉冲被同步以提高电子的能量。

　　今天，《科学》杂志上发布了原型芯片上的加速器的详细信息。斯坦福大学的Jelena Vuckovic教授说，关键是设计和制造技术可以扩大规模，以提供足够加速的粒子束，从而进行化学、材料科学和生物发现领域进行尖端实验的粒子束，而这些实验不需要大规模加速器的功率。

　　Jelena Vuckovic教授说：“最大的加速器就像强大的望远镜。世界上只有少数几个，科学家必须到SLAC这样的地方来使用它们。我们希望将加速器技术小型化，使其成为一种更容易获得的研究工具。”

　　芯片国际项目（ACHIP）加速器负责人罗伯特·拜尔（Robert Byer）说，“在这篇论文中，我们开始展示如何将电子束辐射直接传递到肿瘤上，使健康组织不受影响。”

　　在传统的加速器中，例如SLAC的加速器，工程师通常会草拟基本设计，然后模拟运行以物理方式安排微波脉冲串，以提供最大可能的加速度。对于芯片加速器，Vuckovic的团队使用她的实验室开发的逆设计算法解决了该问题。这些算法允许研究人员进行反向工作，方法是指定他们希望芯片传递多少光能，并对软件进行任务分配，并建议如何构建使光子与电子流正确接触所需的正确纳米级结构。

　　英国SLAC的职员科学家和科学论文的合著者，R. Joel说：“有时候，逆向设计可以提供人类工程师可能不会想到的解决方案。”该设计算法提出了一种纳米级台面的芯片布局，由硅蚀刻而成的通道隔开。在重要位置刺穿通道壁的硅线将激光脉冲引导到一组电子设备上。

　　研究人员希望将电子加速到光速的94%，即100万电子伏特（1兆电子伏），以产生足够强大的粒子流，用于研究或医疗目的。原型芯片提供一个单一的加速阶段，而电子流必须通过其中的1000个阶段才能达到1兆电子伏。Vuckovic说，这可以在单个芯片上实现。

　　研究人员正在设计一种具有1000个阶段的芯片，以在2020年底之前达到1MeV的目标。