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深度解读

美国物理学家设想借助反物质制造伽马射线激光器

2019-12-17 我要评论(0 )   

加州大学河滨物理学家艾伦·米尔斯(Allen Mills)设计的新数学模型显示了使用正电子的伽马射线激光器如何工作:正电子是由氢及其

加州大学河滨物理学家艾伦·米尔斯(Allen Mills)设计的新数学模型显示了使用正电子的伽马射线激光器如何工作:正电子是由氢及其带正电的反物质伴侣正电子组成的类氢粒子。

通过将短暂的伙伴关系包装在氦气中并降低温度,可能有可能将物质反物质碰撞产生的伽马射线驯服到有序的激光束中。

米尔斯说:“我的计算表明,含有百万个million原子的液态氦中的气泡密度密度是普通空气的六倍,并且会以反物质形式的玻色-爱因斯坦冷凝物存在。”

如果可以将这些数字转化为实际演示,则米尔斯可能已经解决了曾经被描述为现代物理学中最大挑战之一的问题。但是要了解为什么这是一个巨大的挑战,我们首先需要了解激光器的特殊之处。

“激光”一词实际上是首字母缩写词,代表受辐射激发的光放大。在普通的可见光中,其波长遍布整个地方,并且它们往往不匹配。

但是,通过刺激特定材料中的电子以发出完全相同的光波长并给它们提供能量增强来产生激光束,从而使它们全部排成一行,以便其波峰和波完美匹配-这称为相干性。

这种连贯性可以防止光波相互干扰和溢出,因此您最终会收到一束聚光灯,可以轻松地照亮整个房间(可能是为了逗猫)。

自1960年代以来,我们已经能够用相对长的光波长来完成这个过程。到1970年代,工程师们开始用紫外光制造激光,激光的长度可降至110纳米。

然后我们碰壁。

寻找合适的材料来产生和利用越来越短的波长已经非常困难。但是,较小的波意味着产生光的电子的激发周期更短,这两个问题都需要在散布光谱的同时向激光器的放大过程提供更多的功率。

由于这些原因,基于越来越小的波长的激光器的推销进展缓慢。X射线激光仅成为80年代中期成为现实,起初传闻成为美国的一部分“星球大战”战略防御计划终于之前被证实在以后的实验。

大多数研发伽马射线激光器的尝试都集中在将产生光的原子冷却到接近绝对零的位置,此时它们都具有相同的量子特征并且像单个超粒子一样起作用。

Mills方法的巧妙之处在于将发光的正电子粒子与氦气混合,从而排斥异乎寻常的电子-正电子对并将其推到一起以形成致密,稳定的簇,从而成为冷凝物的基础。

在纸上,所有这些似乎加起来了。下一步是Mills在UC Riverside的Positron实验室进行实验,以产生足够数量的这种奇特形式的物质。

“我们的实验中的近期结果可能是正电子素隧穿通过石墨烯片的观察-这是不透所有普通物质原子,包括氦-以及与可能的一个正电子素原子激光束的形成量子计算应用,”说米尔斯。

理论物理学家维塔利·金茨堡(Vitaly Ginzburg)在其2003年诺贝尔奖演讲中提出,伽马射线激光是他当时的前30个物理问题之一。

这是一个值得破解的问题。从理论上讲,伽马射线激光将以新颖的成像技术,新型的推进系统为我们提供空前的分辨率,也许……如果您有足够大的力量……可以生成自己的后院黑洞。

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伽马射线激光器

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