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世界最亮激光照射电子:你猜发生了什么

导读: 光线明亮一点会让物体呈现得更清楚,外观不会变。但如果光线是10亿个太阳那么亮的激光、物体是单个电子,电子的“外观”就会彻底改变,这是科学家用世界最亮激光照射电子时观察到的奇妙现象。

光线明亮一点会让物体呈现得更清楚,外观不会变。但如果光线是10亿个太阳那么亮的激光、物体是单个电子,电子的“外观”就会彻底改变,这是科学家用世界最亮激光照射电子时观察到的奇妙现象。

这项实验是在美国内布拉斯加大学林肯分校的极端光实验室进行的。该大学发布的新闻公报说,用这种方法能产生特殊的高能X射线脉冲,用于医学、工程、安全和基础科研。中国上海交通大学的科学家参与了研究,相关论文发表在《自然·光子学》杂志上。

物体散射的光子进入眼睛,使人能看到物体。通常情况下,物质里的每个电子平均4个月才能接触到一个光子,此前的实验也只能做到让单个电子一次散射几个光子。此外,散射的光子角度和能量与光源亮度无关。

研究人员利用极端光实验室的设备产生超强激光,照射悬浮在氦气中的电子,首次实现了高阶散射,一次最多有近1000个光子撞击同一个电子。结果发现,激光强度超过一定限度后,电子散射光子的模式与低强度时完全不同,散射的光子角度和能量会随激光强度发生变化,相当于不同亮度的灯光下物体的形状和颜色不一样。

研究还发现,在超强激光作用下,电子释放出的光子会吸收所有散射光子的能量,成为X射线。这样产生的X射线脉冲持续时间极短、能量极强,而且频率较为单一,可以用较低剂量产生高精度三维图像,用于检查人体内的肿瘤组织、探测材料内部的微小缺陷等,还能用作超高速照相机,观察粒子运动或化学反应。

责任编辑:TD
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