伽马射线激光向现实迈进了一步

新闻2019-12-09 14:13:13
导读加利福尼亚大学河滨分校的物理学家进行了计算,结果表明,充满正电子原子气体的空心球形气泡在液氦中稳定。这些计算使科学家们更进一步地实

加利福尼亚大学河滨分校的物理学家进行了计算,结果表明,充满正电子原子气体的空心球形气泡在液氦中稳定。

这些计算使科学家们更进一步地实现了伽马射线激光器,该射线可以应用于医学成像,航天器推进和癌症治疗。

极短寿命且仅短暂稳定的正电子是类氢原子,是物质和反物质的混合物,特别是电子及其反粒子的结合态,称为正电子。为了产生伽马射线激光束,正电子需要处于一种称为玻色-爱因斯坦凝聚物的状态-处于相同量子态的正电子原子的集合,从而允许更多的相互作用和伽马辐射。这种冷凝物是伽马射线激光器的关键成分。

该系教授艾伦·米尔斯(Allen Mills)表示:“我的计算表明,在含有100万个原子的液态氦中,气泡的密度将是普通空气的6倍,并且会以物质-反物质的玻色-爱因斯坦冷凝物存在。物理学和天文学的博士,是该研究的唯一作者,今天发表在物理评论A中。

氦是宇宙中含量第二高的元素,仅在极低的温度下才以液态形式存在。Mills解释说,氦气对正电子具有负亲和力。氦气排斥氦气,在液态氦气中形成气泡。1957年首次报道了正电子在液氦中的长寿命。

当电子遇到正电子时,它们的相互an灭可能是一个结果,伴随着强大而高能的电磁辐射的产生,即伽马辐射。第二个结果是正电子的形成。

米尔斯领导加州大学河滨分校的正电子实验室,他说实验室正在配置反物质束,以期在米尔斯的计算中预测会在液氦中产生异乎寻常的气泡。这样的气泡可作为正电子玻色-爱因斯坦冷凝物的来源。

Mills表示:“我们实验的近期结果可能是观察到穿过石墨烯片的正电子隧穿,这对包括氦在内的所有普通物质原子都是不可渗透的,并且在可能的量子计算应用中会形成正电子原子激光束。”说过。

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