盡管粒子加速器可能處于科學的最前沿，但是某些粒子加速器組件的構建和制備在很長一段時間內仍是一種藝術形式，這取決于反復試驗的配方。現在，Ari Deibert Palczewski希望改變這一狀況。Palczewski是能源部托馬斯·杰斐遜國家加速器設施部門的一名科學家，已獲得DOE早期職業研究計劃撥款，以使該科學重新用于粒子加速器的制備。

對于想要了解最細微的物質或分析復雜分子的X射線結構的研究人員，希望對醫療設備進行消毒的公司以及在美國邊境掃描貨物的公司而言，粒子加速器是必不可少的機器。提高為這些機器供電的組件的效率可以使廣泛的科學和工業應用受益。

當要為超導射頻或SRF加速器構建更好的組件時，例如杰斐遜實驗室自己的CEBAF，傳統觀點認為最有效的組件是由最純的鈮金屬制成。2012年，當兩位杰斐遜實驗室的研究人員無意中將鈦原子注入鈮促進劑成分的壁中時，這種智慧就突然消失了，結果令人吃驚。

Palczewski解釋說：“ 當然，鈮就是我們制造粒子加速器的原因。” “ Gianluigi Ciovati和Pashupati Dhakal在偶然地以特定方式將鈦注入到鈮中時發現了鈦摻雜，這使鈮組分在加速粒子生長方面效率更高。”

不久之后，費米實驗室的科學家做出了類似的意外發現，但是這次向鈮金屬中添加了氮原子。性能的顯著提高令人印象深刻，以至于在SRF社區引起了極大的轟動，Palczewski及其在Jefferson Lab和Fermilab的同事開始精煉氮摻雜工藝。專有技術已轉移到工業中，使其可以用于LCLS-II項目的組件生產，該項目是美國能源部SLAC國家加速器實驗室正在進行的Linac相干光源的升級。

盡管如此，摻雜鈮以獲得最佳性能的最佳方法仍然是個謎，而尋找正確的配方更像是一場有根據的猜測游戲

“我們稱其為“食譜”，因為我們先做一些事情，然后再檢查結果。我們對此沒有預測性，” Palczewski說。“我的資助實際上是建立有關興奮劑發生情況的完整數學模型。”

為此，Palczewski將在接下來的幾年中為兩種不同的成功配方開發基線結果，這些配方被用于向鈮中摻雜鈮。這些配方改變了鈮暴露于氮氣中的時間以及鈮在熔爐中被加熱多長時間以將氮分子擴散到鈮表面的過程。

Palczewski將使用當前的配方及其增量變化來生產將進行性能測試的新樣品，以便他可以根據配方中的不同因素，開發出預期性能如何變化的理論模型。

“目標是建立一個完整的模型，對爐子中發生的一切以及以后的化學反應以及其如何改變超導特性進行建模。我們將提出一堆配方，然后繪制這些性能點，然后建立適合我們所見情況的數學模型。”他解釋說。“然后下一步是轉到一個新地方，以前從未有人這樣做過。我們將拿出一個配方，將其輸入數學模型中，然后看一下新模型與現實。”

在這些早期階段，Palczewski計劃使研究相對簡單。在一名研究生和一名由研究基金資助的博士后研究科學家的幫助下，他將使用一種鈮金屬源，并僅改變腔制備中的幾個參數。但最終，他希望通過加入其他因素(例如鈮的不同來源，不同的組件制造商和其他準備工作調整)來使模型更強大。

“最后，我是一位想成為理論物理學家的實驗家。所以，我正在中間開會，建立一個其他人都沒有的獨特數據集，然后根據實驗數據開發一個擬合模型。”他說。“因為該領域需要超越制定配方，而要使用該技術進行真正的科學發展。”