芝加哥大学是康奈尔大学领导的改造电子束技术中心的合作伙伴。
由康奈尔大学领导的研究人员合作已从美国国家科学基金会获得 2250 万美元，以继续获得改变科学、医学和工业可用电子束亮度所需的基本理解。
光束中心(CBB)是美国国家科学基金会的一个科学技术中心，创建于2016年，最初向康奈尔大学和伙伴机构(包括芝加哥大学和附属的费米国家加速器实验室)提供了2300万美元的奖励。该中心将加速器科学与凝聚态物理学、材料科学和表面科学结合起来，以推进粒子加速器技术，该技术在创造从医学、电子学到粒子物理学的新突破方面发挥着关键作用。
该中心的目标是提高全球加速器技术的性能并降低成本，开发新的研究仪器，改变生物学、材料科学、凝聚态物理学、粒子物理学和核物理学的前沿领域，以及开发新的制造工具，使芯片制造商能够继续缩小集成电路的功能。
"目前，所有这些科学和工业仪器都受到其光束亮度的限制，"光束中心主任、康奈尔大学Helen T. Edwards物理学教授Ritchie Patterson说。"CBB是世界上唯一一个汇集了跨学科方法来解决限制加速器科学的关键挑战的中心。这笔更新的资金将帮助我们在迄今为止的成功基础上再接再厉，我们的合作方式让我们受益匪浅。"
该中心设在康奈尔大学的基于加速器的科学和教育实验室(CLASSE)，以及来自其他七所大学和三个国家实验室的科学家。
每个地下室都有一个光束
一个多世纪以来，物理学、化学和生物学的重大进展来自于散射、成像、光谱和碰撞光束实验。但是为了看到新的东西，你必须做一些新的东西，而这些实验现在正变得越来越依赖于时间分辨的信息，这使得诸如分子机器工作的真实电影成为可能。其他依赖于粒子束进展的尖端方法包括用于肿瘤治疗的粒子束、能够对单个原子成像的电子显微镜、用于晶圆计量的仪器以及大型强子对撞机。
自2016年以来，CBB的研究已经产生了一种电子源，其尺寸和发散度比目前使用的普通源小十倍。这将为药物设计开辟新的途径，让研究单分子结构和动力学的生物学家将其数据收集时间减少90%。
该中心还创造了新的光束加速方法，与今天的性能相当，但操作起来却简单得多。CBB的高场超导射频腔将通过减少隧道的长度和腔体的数量，将最大的加速器的建造成本降低到数十亿美元。放宽的腔体工作温度将简化低温技术，使大学和工业界更容易获得光束，或 "每个地下室都有光束"。
"今天大约有3万台加速器正在运行，用于发现科学和工业及医疗用途。它们受到粒子束强度、尺寸和成本的限制，"中心成员、芝加哥大学路易斯-布洛克杰出服务物理学教授Young-Kee Kim说。"但随着对粒子束和光束加速背后的基本科学的深入了解，我们可以解决限制它们的关键挑战。CBB的愿景是创造两个数量级的更明亮的电子束，并使大学和工业界更容易获得这些电子束。"
"芝加哥大学Carl William Eisendrath化学和James Franck研究所杰出服务教授、CBB下一代超导射频材料研究的共同领导者Steven J. Sibener说："CBB已经汇集了一个非常广泛的研究人员，包括来自物理学、物理化学、材料研究和加速器科学的科学家--一个不同寻常的团队，拥有必要的技能和长远的眼光，可以帮助下一代加速器的实现，对许多领域产生影响。"我的角色对我的研究小组和我个人来说都有深远的意义，为我们介绍了先进超导材料设计的新研究方向，最终将导致成本较低的加速器的创新，其亮度和性能都得到了极大的改善。"
圆柱形金属部件
明亮光束中心正在测试一种新的形成方式，用于加速器的一个重要组成部分，即超导射频腔。铌-三锡有望获得更好的性能，但到目前为止，其制造难度更大。
目前大约有3万台工业和医疗加速器在使用，年销售额达35亿美元。CBB第一阶段的知识转移主任、应用和工程物理学院的Samuel B. Eckert工程教授David Muller说，该中心的研究旨在增加这一数字，因为更亮的光束带来了新的能力。
"有了这一轮新的资金，CBB将进行最富有成效的研究，以实现更高的亮度，"穆勒说，"我们将为芯片制造商和工业领袖以及较小的研究机构正在使用的加速器准备这些方法。"
虽然CBB继续在粒子加速器的前沿领域取得重大进展，但其最大的影响可能是教育未来科学家掌握电子束技术的结果。
"这些大型对撞机、强烈的X射线源和电子显微镜是科学和工业的基本工具，但美国很少教育学生了解他们赖以成功的电子束，"CBB副主任和化学(A&S)教授Melissa Hines说。"我们的研究生正在帮助弥补这一差距，CBB的学生中大约有一半是在能源部确定的关键需求领域。我们最重要的产出几乎可以肯定是大量的研究生和博士后，他们中的大多数人将会在各种不同的领域产生巨大的影响。"
CBB还包括亚利桑那州立大学、杨百翰大学、北伊利诺伊大学、加州大学洛杉矶分校、芝加哥大学、佛罗里达大学、新墨西哥大学、费米国家加速器实验室、劳伦斯伯克利国家实验室和SLAC国家加速器实验室，以及其他机构的分支机构。
