激光進入金靶前方的微結構，驅動高能伽馬光子(橙色)和粒子，包括電子-正電子反物質對(藍色和綠色)。實驗數據表明，該微結構使激光到反物質的能量轉換(相對于沒有結構的目標)翻了一番。資料來源:勞倫斯利弗莫爾國家實驗室
勞倫斯利弗莫爾國家實驗室(LLNL)的科學家們已經實現了在實驗室中產生的反物質數量接近100%的增加。
利用激光界面上帶有微結構的目標，該團隊用高強度激光射穿它們，發現反物質(也被稱為正電子)的數量增加了100%。這項研究發表在《應用物理快報》上。
之前的研究使用一個微小的金樣本產生了大約1000億個反物質粒子。新的實驗是這個數字的兩倍。
“這些成功的實驗結果對利弗莫爾正電子項目非常重要，該項目的宏偉目標是制造足夠多的電子-正電子反物質來研究伽馬射線爆發的物理現象，”項目負責人、論文合著者陳輝(Hui Chen)說。“但我們發現，實驗還創造了一種高能(MeV) x射線背光器，可以穿透非常密集的物體，這對高能密度科學的許多方面都很重要。”
當足夠的能量被擠壓到一個非常小的空間時，比如在高能粒子碰撞時，粒子-反粒子對就會自動產生。當能量轉化為質量時，物質和反物質的數量都是相等的。在這些實驗中，強烈的激光-等離子體相互作用產生能量非常高的電子，當這些電子與金靶相互作用時，可以產生電子-正電子對。
研究人員使用以前的結果和新的模擬來設計微結構，這可以增強或削弱這種相互作用，導致增強或抑制正電子產生相對于以前的技術水平。合著者安東尼·林克(Anthony link)表示:“模擬和實驗之間的一致性是顯著的，這讓我們有信心，我們正在捕捉最重要的物理機制。”
能夠創建大量的正電子在一個小實驗室開門反物質研究的新途徑,包括對物理學的理解潛在的各種天體物理現象如黑洞伽馬暴以及途徑向茂密的正負電子等離子體在實驗室。
“在典型的金靶上添加前表面微結構構成了一種經濟有效的方法，在保持相同的激光條件下，大幅提高正電子的產量。這是朝著將激光產生的正電子源用于各種應用的方向又邁進了一步。”
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