當斯坦福SLAC國家加速器實驗室于1966年首次開放時，它已經獲得了世界上最長的直線加速器的榮譽：位于加利福尼亞州北部綿延起伏的丘陵之下，長達25公尺的一個3.2公里的怪物。

近日，戈登和貝蒂·摩爾基金會已經授予斯坦福大學1350萬美元資金，帶領一個研究小組（包括美國能源部SLAC國家加速器實驗室）在激光器上建立一個鞋盒大小的粒子工作加速器，即“芯片上的加速器”技術。

SLAC的全尺寸加速器，被稱為LINAC，依靠作為射頻放大器的klystrons（專用真空管）產生用于該設備實驗的高能電子束。 他們也產生了一大堆輻射，這就是為什么光束被埋在兩層地下的混凝土掩體中。

電子在線的一端產生，然后加速到99.99999％的光速，因為它們沿著2英里長的儀器行進。 它們還注入了高達15 GeV的額外能量。當這些亞原子粒子撞擊到目標 - 在這種情況下，無論是樣品材料還是電子的bizarro雙胞胎，正電子 - 他們真的打包了一個沖擊波。

這種設置的問題是成本和可用性;這個星球上只有少數幾個，因為它們的建造、維護和運行非常昂貴。因此，對機器的需求大大地掩蓋了設備可以運行的時間量。如今，直線加速器每周五天，每天平均運轉24小時，其中的一些時間用于維修。 SLAC的服務要求很高，只有六分之一的實驗被接受，那些得到認可的人將被期望遵守嚴格的時間表。

目前，粒子加速器均使用微波驅動粒子，因為微波擁有較長波長且發散空間廣泛。在新的實驗中，科學家用激光代替微波照射一塊石英玻璃芯片，這樣激光會與顯微鏡通道中的皺褶相互作用。美國SLAC國家加速器實驗室物理學家喬爾-英格蘭德是該五年項目的成員之一，他表示：“既然微芯片產業可以改革計算機，或許我們也能如此改革粒子加速器。縮小粒子加速器就是令它們變得體積更小，造價更低廉，一旦成功，加速器將變得平民化。”在實驗中，這種相互作用產生一個電場，提高經過電子的能量，這些電子以前在高能粒子加速器中都是被加速到接近光速。實驗顯示，在給定距離范圍里，芯片能實現的能量提升比SLAC直線加速器還要高出10倍。德國埃爾朗根-紐倫堡大學科學家研究發現，激光可被用來加速較低能的電子，這些低能電子以前在加速器中未被提升到最大速度。利用這種技術，科學家可將加速器芯片組合起來，足球場那么長的芯片就能替代長2英里(約合3219米)的直線加速器相干光源。如此一來，科學家將有望縮小下一代對撞機，如計劃中的日本國際直線對撞機，以進行物質新形態的探索。

該國際合作項目集合了加速器物理學、激光物理學、納米光子學和納米制造領域的世界知名專家，由斯坦福大學、SLAC國家加速器實驗室，以及埃爾朗根-紐倫堡大學等全球多個實驗室及大學合作，致力研發新一代“桌面型”粒子加速器。斯坦福大學應用物理學家羅伯特-拜爾表示：“激光能夠以阿秒量級加速電子，所用時間相當于電子繞行原子核的時間。借助這種精確方法，研究人員將能夠對原子中電子的環繞進行攝像，以便我們觀測電子的移動與結合。”