下一代激光器可讓“幽靈粒子”顯形
俄羅斯國立核研究大學(xué)的亞歷山大·費(fèi)德羅夫及其同事在即將發(fā)表于一期《物理評(píng)論快報(bào)》上的研究論文中說，根據(jù)他們的計(jì)算，一個(gè)強(qiáng)大的激光器可將出的*正負(fù)電子對(duì)加速到很高的速度，從而讓它們發(fā)光，這道光再與激光“合力”，產(chǎn)生更多的電子對(duì)。而這正是量子力學(xué)在20世紀(jì)30年代的一種預(yù)言。

　　量子力學(xué)的不確定性原理意味著，宇宙空間并不是真的空無一物。相反，宇宙的隨機(jī)波動(dòng)使之變成了“一鍋熱騰騰的粒子湯”，電子以及其對(duì)應(yīng)的反物質(zhì)正電子就在其中。通常情況下，這些粒子一碰到其反物質(zhì)，彼此都會(huì)瞬間湮滅于無形，我們根本來不及一睹其真容。不過，物理學(xué)家在20世紀(jì)30年代曾經(jīng)預(yù)言，一個(gè)非常強(qiáng)大的電場(chǎng)可以讓這些“幽靈粒子”顯露形跡。由于這些粒子帶有相反的電荷，電場(chǎng)可以將它們推往相反的方向，使它們分開而不至于同歸于盡。

　　而能夠產(chǎn)生強(qiáng)大電場(chǎng)的激光器就是完成這項(xiàng)任務(wù)的理想“人選”。1997年,美國斯坦福直線加速器中心的物理學(xué)家們利用激光成功出了正負(fù)電子對(duì)，不過當(dāng)時(shí)一次只能產(chǎn)生一個(gè)正負(fù)電子對(duì)。現(xiàn)在，科學(xué)家通過計(jì)算表明，下一代功能更強(qiáng)大的激光器可以通過啟動(dòng)連鎖反應(yīng)，捕捉到數(shù)以百萬計(jì)的正負(fù)電子對(duì)。

　　俄研究小組的計(jì)算表明，對(duì)于一臺(tái)可將大約1026瓦的能量聚焦于一平方厘米范圍的激光器而言，這樣的連鎖反應(yīng)能夠有效地將其激光轉(zhuǎn)變成數(shù)百萬個(gè)正負(fù)電子對(duì)。

　　該研究論文的合作者、德國馬普量子光學(xué)研究所的喬治·科恩稱，*個(gè)擁有如此強(qiáng)大功能的激光器或許于2015年由歐洲*激光設(shè)施項(xiàng)目建成，不過之后還需幾年時(shí)間完成必要的升級(jí)才能達(dá)到每平方厘米聚焦1026瓦的能量。

　　美國普林斯頓大學(xué)的柯克·麥克唐納表示，能夠產(chǎn)生大量正電子的能力對(duì)于粒子加速器非常有用，比如提議新建的直線對(duì)撞器，其能夠以*的能量使電子和正電子一起粉碎，模擬宇宙誕生瞬間的高能量場(chǎng)景。

　　目前用于大批量正電子的標(biāo)準(zhǔn)方法是將一塊金屬片上的高能電子束點(diǎn)火，以產(chǎn)生正負(fù)電子對(duì)。有專家認(rèn)為，與之相比，*激光器利用連鎖反應(yīng)來正電子的成本過于高昂。
下一代激光器可讓“幽靈粒子”顯形