科技日?qǐng)?bào)訊

　　傳統(tǒng)激光器的操作光波可從紅外線到X射線一網(wǎng)打盡，而伽馬射線激光器則依靠比X射線更短的光波來(lái)運(yùn)行,，這就使其能產(chǎn)生波長(zhǎng)僅為X射線千分之一的光波,，從而能對(duì)非常微小的空間進(jìn)行探測(cè)，并在醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域大展拳腳,。不過(guò),，長(zhǎng)期以來(lái)，建造伽馬激光器一直是個(gè)難題?，F(xiàn)在,，美國(guó)科學(xué)家讓一類(lèi)名為“電子偶素（positronium）”的物質(zhì)—反物質(zhì)混合物作為增益介質(zhì)，將普通光變成了激光束,。

　　據(jù)美國(guó)趣味科學(xué)網(wǎng)站5月8日?qǐng)?bào)道,，在最新一期的《物理評(píng)論·原子分子物理》雜志上，馬里蘭大學(xué)聯(lián)合量子研究所的王逸新（音譯）,、布蘭登·安德森以及查爾斯·克拉克撰文表示,，他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)向電子偶素提供特定能量,，它將產(chǎn)生在其他能量下無(wú)法制造出的激光,；而且,，要制造出激光束，這種電子偶素必須處于玻色—愛(ài)因斯坦凝聚態(tài)下,。

　　克拉克解釋道,，這種奇怪的效應(yīng)與電子偶素的“性格”有關(guān)。每個(gè)電子偶素“原子”實(shí)際上是一個(gè)普通的電子和一個(gè)正電子（電子的反物質(zhì)）,。正電子和電子分別帶正負(fù)電荷,。當(dāng)它們相遇時(shí)，會(huì)相互湮滅并釋放出兩個(gè)高能光子,，這兩個(gè)光子位于伽馬射線范圍內(nèi),，反向移動(dòng)。

　　有時(shí),，電子和正電子會(huì)圍繞對(duì)方旋轉(zhuǎn),，就像電子圍繞著質(zhì)子旋轉(zhuǎn)組成原子一樣。然而,，正電子比質(zhì)子輕,，因此電子偶素并不穩(wěn)定，在不到十億分之一秒內(nèi),，電子和正電子會(huì)相互碰撞并發(fā)生湮滅,。

　　為了制造出伽馬射線激光器，科學(xué)家們需要使電子偶素的溫度非常低,，接近絕對(duì)零度（零下273攝氏度）,。這一冷卻過(guò)程會(huì)讓電子偶素進(jìn)入波色—愛(ài)因斯坦凝聚態(tài)，這種狀態(tài)下物質(zhì)內(nèi)的所有原子,，也就是電子—正電子對(duì),，進(jìn)入同樣的量子狀態(tài)，一舉一動(dòng)整齊劃一,。

　　量子狀態(tài)的一個(gè)方面是自旋,。電子偶素的自旋數(shù)要么為1，要么為0,。一束遠(yuǎn)紅外線光脈沖能讓電子偶素的自旋數(shù)為0,。自旋為零的電子偶素會(huì)湮滅并產(chǎn)生雙方向相干的伽馬射線束—激光束,。研究人員表示,，能做到這一點(diǎn)是因?yàn)樗须娮优妓亍霸印睋碛型瑯拥淖孕龜?shù)。如果是自旋為0和自旋為1的電子偶素隨機(jī)組合,，那么,，光會(huì)朝各個(gè)方向散射。

　　研究人員也計(jì)算出,，為了讓一臺(tái)伽馬射線工作,，每立方厘米大約需要1018個(gè)電子偶素原子,，聽(tīng)起來(lái)有點(diǎn)多，但與空氣的密度相比還是少很多,，同樣體積的空氣大約有2.5×1019個(gè)原子,。

　　在1994年首次提出伽馬射線激光器這一概念的貝爾實(shí)驗(yàn)室的艾倫·米爾斯表示，研究人員可以借用數(shù)學(xué)方法,，讓制造這種激光器所需要的環(huán)境更加精確,。（劉霞）  

　　科技日?qǐng)?bào)訊

　　傳統(tǒng)激光器的操作光波可從紅外線到X射線一網(wǎng)打盡，而伽馬射線激光器則依靠比X射線更短的光波來(lái)運(yùn)行,，這就使其能產(chǎn)生波長(zhǎng)僅為X射線千分之一的光波,，從而能對(duì)非常微小的空間進(jìn)行探測(cè)，并在醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域大展拳腳,。不過(guò),，長(zhǎng)期以來(lái)，建造伽馬激光器一直是個(gè)難題?，F(xiàn)在,，美國(guó)科學(xué)家讓一類(lèi)名為“電子偶素（positronium）”的物質(zhì)—反物質(zhì)混合物作為增益介質(zhì)，將普通光變成了激光束,。

　　據(jù)美國(guó)趣味科學(xué)網(wǎng)站5月8日?qǐng)?bào)道,，在最新一期的《物理評(píng)論·原子分子物理》雜志上，馬里蘭大學(xué)聯(lián)合量子研究所的王逸新（音譯）,、布蘭登·安德森以及查爾斯·克拉克撰文表示,，他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)向電子偶素提供特定能量,，它將產(chǎn)生在其他能量下無(wú)法制造出的激光,；而且，要制造出激光束,，這種電子偶素必須處于玻色—愛(ài)因斯坦凝聚態(tài)下,。

　　克拉克解釋道，這種奇怪的效應(yīng)與電子偶素的“性格”有關(guān),。每個(gè)電子偶素“原子”實(shí)際上是一個(gè)普通的電子和一個(gè)正電子（電子的反物質(zhì)）,。正電子和電子分別帶正負(fù)電荷。當(dāng)它們相遇時(shí),，會(huì)相互湮滅并釋放出兩個(gè)高能光子,，這兩個(gè)光子位于伽馬射線范圍內(nèi)，反向移動(dòng),。

　　有時(shí),，電子和正電子會(huì)圍繞對(duì)方旋轉(zhuǎn)，就像電子圍繞著質(zhì)子旋轉(zhuǎn)組成原子一樣。然而,，正電子比質(zhì)子輕,，因此電子偶素并不穩(wěn)定，在不到十億分之一秒內(nèi),，電子和正電子會(huì)相互碰撞并發(fā)生湮滅,。

　　為了制造出伽馬射線激光器，科學(xué)家們需要使電子偶素的溫度非常低,，接近絕對(duì)零度（零下273攝氏度）,。這一冷卻過(guò)程會(huì)讓電子偶素進(jìn)入波色—愛(ài)因斯坦凝聚態(tài)，這種狀態(tài)下物質(zhì)內(nèi)的所有原子,，也就是電子—正電子對(duì),，進(jìn)入同樣的量子狀態(tài)，一舉一動(dòng)整齊劃一,。

　　量子狀態(tài)的一個(gè)方面是自旋,。電子偶素的自旋數(shù)要么為1，要么為0,。一束遠(yuǎn)紅外線光脈沖能讓電子偶素的自旋數(shù)為0,。自旋為零的電子偶素會(huì)湮滅并產(chǎn)生雙方向相干的伽馬射線束—激光束。研究人員表示,，能做到這一點(diǎn)是因?yàn)樗须娮优妓亍霸印睋碛型瑯拥淖孕龜?shù),。如果是自旋為0和自旋為1的電子偶素隨機(jī)組合，那么,，光會(huì)朝各個(gè)方向散射,。

　　研究人員也計(jì)算出，為了讓一臺(tái)伽馬射線工作,，每立方厘米大約需要1018個(gè)電子偶素原子,，聽(tīng)起來(lái)有點(diǎn)多，但與空氣的密度相比還是少很多,，同樣體積的空氣大約有2.5×1019個(gè)原子,。

　　在1994年首次提出伽馬射線激光器這一概念的貝爾實(shí)驗(yàn)室的艾倫·米爾斯表示，研究人員可以借用數(shù)學(xué)方法,，讓制造這種激光器所需要的環(huán)境更加精確,。（劉霞）  

　　科技日?qǐng)?bào)訊

　　傳統(tǒng)激光器的操作光波可從紅外線到X射線一網(wǎng)打盡，而伽馬射線激光器則依靠比X射線更短的光波來(lái)運(yùn)行,，這就使其能產(chǎn)生波長(zhǎng)僅為X射線千分之一的光波,，從而能對(duì)非常微小的空間進(jìn)行探測(cè)，并在醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域大展拳腳,。不過(guò),，長(zhǎng)期以來(lái)，建造伽馬激光器一直是個(gè)難題?，F(xiàn)在,，美國(guó)科學(xué)家讓一類(lèi)名為“電子偶素（positronium）”的物質(zhì)—反物質(zhì)混合物作為增益介質(zhì)，將普通光變成了激光束,。

　　據(jù)美國(guó)趣味科學(xué)網(wǎng)站5月8日?qǐng)?bào)道,，在最新一期的《物理評(píng)論·原子分子物理》雜志上，馬里蘭大學(xué)聯(lián)合量子研究所的王逸新（音譯）,、布蘭登·安德森以及查爾斯·克拉克撰文表示,，他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)向電子偶素提供特定能量,，它將產(chǎn)生在其他能量下無(wú)法制造出的激光,；而且，要制造出激光束,，這種電子偶素必須處于玻色—愛(ài)因斯坦凝聚態(tài)下,。

　　克拉克解釋道，這種奇怪的效應(yīng)與電子偶素的“性格”有關(guān),。每個(gè)電子偶素“原子”實(shí)際上是一個(gè)普通的電子和一個(gè)正電子（電子的反物質(zhì)）,。正電子和電子分別帶正負(fù)電荷。當(dāng)它們相遇時(shí),，會(huì)相互湮滅并釋放出兩個(gè)高能光子,，這兩個(gè)光子位于伽馬射線范圍內(nèi)，反向移動(dòng),。

　　有時(shí),，電子和正電子會(huì)圍繞對(duì)方旋轉(zhuǎn)，就像電子圍繞著質(zhì)子旋轉(zhuǎn)組成原子一樣,。然而,，正電子比質(zhì)子輕，因此電子偶素并不穩(wěn)定,，在不到十億分之一秒內(nèi),，電子和正電子會(huì)相互碰撞并發(fā)生湮滅。

　　為了制造出伽馬射線激光器,，科學(xué)家們需要使電子偶素的溫度非常低,，接近絕對(duì)零度（零下273攝氏度）。這一冷卻過(guò)程會(huì)讓電子偶素進(jìn)入波色—愛(ài)因斯坦凝聚態(tài),，這種狀態(tài)下物質(zhì)內(nèi)的所有原子,，也就是電子—正電子對(duì)，進(jìn)入同樣的量子狀態(tài),，一舉一動(dòng)整齊劃一,。

　　量子狀態(tài)的一個(gè)方面是自旋。電子偶素的自旋數(shù)要么為1，要么為0,。一束遠(yuǎn)紅外線光脈沖能讓電子偶素的自旋數(shù)為0,。自旋為零的電子偶素會(huì)湮滅并產(chǎn)生雙方向相干的伽馬射線束—激光束。研究人員表示,，能做到這一點(diǎn)是因?yàn)樗须娮优妓亍霸印睋碛型瑯拥淖孕龜?shù),。如果是自旋為0和自旋為1的電子偶素隨機(jī)組合，那么,，光會(huì)朝各個(gè)方向散射,。

　　研究人員也計(jì)算出，為了讓一臺(tái)伽馬射線工作,，每立方厘米大約需要1018個(gè)電子偶素原子,，聽(tīng)起來(lái)有點(diǎn)多，但與空氣的密度相比還是少很多,，同樣體積的空氣大約有2.5×1019個(gè)原子,。

　　在1994年首次提出伽馬射線激光器這一概念的貝爾實(shí)驗(yàn)室的艾倫·米爾斯表示，研究人員可以借用數(shù)學(xué)方法,，讓制造這種激光器所需要的環(huán)境更加精確,。（劉霞）