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科学家用比太阳亮一千万亿倍的激光撞击电子,阻挡接近光速的电子

信息来源:jjjlll.com   时间: 2019-02-21  浏览次数:110

科学家用比太阳亮一千万亿倍的激光撞击电子,阻挡接近光速的电子

激光

使用一束比太阳亮一千万亿倍的激光,物理学家首次成功阻止了以接近光速运动的电子。这项实验产生了一种量子力学现象——辐射反应,这种现象先前只被认为发生在黑洞和类星体周围。

电子是原子中带负电荷的粒子,围绕着原子核运动。它们的运动能给电子设备提供能量,它们也可以被操纵形成电子束。

当科学家向高能电子束发射一束超强激光时,这会使电子剧烈振动,并使其辐射出能量,从而导致运动速度下降。参与了这项研究的科学技术设施委员会的中央激光设备研究员Dan Symes博士表示,这样的实验实施起来非常复杂。

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辐射反应

科学家使用两束同步的高功率粒子束,一束是高能电子流,另一束是光子。在实验中,激光被聚焦为几微米宽,从而使能量变得高度集中,亮度可达太阳的1千万亿倍,但持续时间仅为4亿亿分之一秒。然后,科学家把这束能量极高的激光与非常接近光速的电子束相碰撞。结果发现,电子的运动速度大幅降低。

参与这项研究的兰卡斯特大学的物理学家Alec Thomas教授表示,电子被宽度仅为头发几分之一的激光阻止了,这样的效果如同用几毫米的铅板挡住电子。研究人员表示他们实验是可行的,这是因为激光在发生碰撞之后,转变为伽马射线。

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激光和电子发生碰撞

当物理学家检测到非常明亮的高能伽马射线时,他们知道两束粒子成功发生碰撞。研究人员把检测结果和碰撞之后电子束的能量进行比较,结果发现电子能量低于预期,因为光子夺走了电子的能量,这是辐射反应的确切证据。

目前,这项研究结果已经发表于《物理评论X》(Physical Review X)杂志上。

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