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加州滨河大学研究使伽马射线激光器即将成为现实

根据加州大学河滨分校的一位物理学家进行的计算表明,充满正电子原子的空心球形气泡在液氦中是稳定的。他的计算使科学家们离实现伽玛射线激光器又近了一步。伽玛射线激光器可应用于航天器推进、医学成像、和癌症治疗。

正电子是一种类似氢的原子,是物质和反物质的混合物——具体地说,是电子及其反粒子的束缚态,即正电子。要制造出伽马射线激光束,正电子需要处于一种被称为玻色-爱因斯坦凝聚的状态——一组处于相同量子态的正电子原子,允许更多的相互作用和伽马辐射。这种凝聚态是伽马射线激光器的关键成分。

加州大学河滨分校的物理学和天文学教授艾伦·米尔斯说:“我的计算表明,一个包含一百万个正电子铯原子的液氦气泡的密度将是普通空气的六倍,它将作为一种物质——反物质玻色-爱因斯坦凝聚而存在。”

氦是宇宙中第二丰富的元素,它只在极低的温度下以液态形式存在。米尔斯解释说,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。

当一个电子遇到一个正电子时,它们相互湮灭可能得出两种结果,一、生成被称为伽玛辐射的强有力电磁辐射。二、生成正电子素。

米尔斯说实验室正在配置反物质束,以制造米尔斯计算预测的液氦中的奇异气泡。这样的气泡可作为正电子玻色-爱因斯坦冷凝物的来源。

米尔斯表示:“我们实验的近期结果包括:一、通过石墨烯片观察正电子隧穿,而石墨烯片对包括氦在内的所有普通物质原子都是不透光的;二、形成了正电子原子激光束,这可能具有量子计算的应用价值。”

这项研究得到了美国国家科学基金会的支持。

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