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强激光实验首次证明光可阻碍电子

2018-02-09 09:13
激光之家
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据物理学家组织网7日报道,英国团队用超强激光照射电子,首次在实验室展示了光让电子速度减慢的辐射反应,这揭示了超越经典物理的动力学,并暗示量子效应的存在,有助于科学家更好地理解宇宙内某些最极端环境中发生的现象以及量子电动力学。

当光线照射一个物体时,一些光会从物体表面散射回来,但如果物体移动速度够快,且光线够强,就会发生奇怪的事情。例如,电子会剧烈摇晃,速度放慢,因为它们辐射出了太多能量,这一过程被称为“辐射反应”。科学家认为,这种反应出现在黑洞和类星体等物体周围,因此,能在实验室测量辐射反应,将帮助他们更好地理解宇宙内某些最极端环境中发生的现象。

现在,由英国帝国理工学院科学家领导的研究小组,通过让一束比太阳表面的光亮千万亿倍的激光与一束高能电子发生碰撞,首次在实验室观察到了辐射反应。研究发表在8日出版的《物理评论X》上。

研究人员解释称,从一个接近光速运动物体反射的光子的能量会增加,因此,在最新实验的极端条件下,反射光会从光谱的可见光部分转变成高能伽马射线。研究作者、帝国理工学院物理系斯图尔特·芒格斯博士说:“当我们检测到非常明亮的高能伽马射线辐射时,我们知道,激光束和电子束发生了对撞。我们还发现,成功碰撞电子的能量低于预期,这是辐射反应的明显证据。这表明,电子被一片不足一根头发丝厚度的光线有效阻碍了。”

此外,实验数据也与基于量子电动力学原理的理论模型(而非麦克斯韦方程)更好地吻合,可帮助科学家更好地理解量子电动力学,这些实验也成为量子领域高强度激光研究的基础。

研究人员还指出,他们计划明年以更高强度或更高能量电子束进行更多实验,对这项研究进行证实。

(来源:科技日报 作者:刘霞)

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