Пучок тяжёлых ионов в ускорителе похож на толпу людей, которые расталкивают друг друга локтями: чем больше народу, тем шире толпа. Заряженные частицы отталкиваются, и при токе выше нескольких микроампер пучок расползается, теряет форму. Для лёгких частиц это терпимо, но для тяжёлых, например ионов золота, проблема стоит остро: они летят медленно, и расталкивание успевает испортить пучок.
Авторы работы взяли уже существующий многоступенчатый ускоритель и поменяли напряжения на его ступенях. Раньше поле только разгоняло ионы, а теперь оно одновременно сжимает пучок, как стеклянная линза собирает свет. Получилась колонна, которая и ускоряет, и фокусирует. Для ионов золота при энергии 64 кэВ удалось довести ток до 100 микроампер — в десять с лишним раз больше прежнего предела, когда пучок ещё оставался узким.
Такой приём подходит для самых разных задач: от измерения параметров плазмы в будущих термоядерных реакторах до внедрения ионов в материалы и работы с тяжёлыми молекулами. Вместо того чтобы строить новый ускоритель, достаточно перенастроить старый — и тяжёлые ионы полетят плотным пучком, как колонна, которая не рассыпается по дороге.
Ток 100 микроампер ионов золота — это примерно 6×$10^{14}$ ионов в секунду. Если бы каждый ион был песчинкой, такой поток засыпал бы ведро за минуту.