シリコンバレーとドイツの科学者らが、靴箱ほどの大きさの粒子加速器を開発する5年計画を開始した。この計画が成功すれば、科学研究や医学研究に大革命を起こす可能性がある。
粒子加速器は数十年にわたり基礎物理学研究の重要なツールとなってきましたが、高価で複雑、そして長いという問題があります。その役割は荷電粒子を高エネルギーレベルまで加速することであり、必要なエネルギーが高ければ高いほど、加速器も長くなります。
カリフォルニア州メンロパークにあるSLAC国立加速器センターの加速器は約3キロメートル、ヒッグス粒子の発見に使用された欧州原子核研究機構（CERN）の大型ハドロン衝突型加速器は27キロメートルのループである。
SLAC SLACの2マイルの長さの線形加速器の航空写真
したがって、一見すると、この種の機械を靴箱に小さくするのは不可能に思えます。
しかし、2013年にスタンフォード大学とSLACのチームと、ドイツ・エアランゲンのフリードリヒ・アレクサンダー大学の2つの独立したチームが行った研究では、レーザー光と特別にエッチングされたガラスチャネルを使用して荷電粒子を加速できることが明らかになった。
研究者たちは、壁に沿って隆起した微細なトンネルを備えたシリカガラスチップを作製した。レーザー光をチップに照射すると、隆起と相互作用して電界が発生し、チップを通過する粒子のエネルギーレベルを劇的に高めることができる。
SLAC国立加速器研究所 透明なベースにシリコン製の「チップ上の加速器」が 2 つ取り付けられています。
2013年の実験では、同じ距離でのエネルギー増強はSLACの加速器の10倍であることがわかったが、研究者らはこれを100倍にまで高められると考えており、つまり、はるかに短い加速器を実現できるということだ。
「これは革命的なアプローチです」と、このプロジェクトに携わるSLACの科学者ジョエル・イングランド氏は述べた。このプロジェクトは、ゴードン・アンド・ベティ・ムーア財団から1,350万ドルの助成金を受けている。
同氏は、研究グループは数百万電子ボルト（meV）のエネルギーを持つ粒子を生成できる装置の実現を期待していると述べた。
これは科学者が、1 秒の 1,000 兆分の 1 であるフェムト秒で起こる物理的または生物学的動作を捉える、いわゆる分子ムービーを作成するのに十分です。
チュンフン・リー/SLAC この電子顕微鏡の画像は、 国際協力によって研究されている加速器オンチップ設計の 1 つを示しています。
この5年間のプロジェクトでは、靴箱サイズのデバイスを製造するために必要なすべてのコンポーネントに取り組み、実用的なプロトタイプを作成することを目指しています。
