反物質(zhì)不光有助我們了解宇宙起源和性質(zhì)，更被看做最理想的清潔能源，甚至星際航行的超級燃料。但是如何制造數(shù)量足夠多、保存時間足夠長的反物質(zhì)一直困擾著我們，當前大型強子對撞機要一千年才能夠?qū)ψ渤鲆晃⒖朔次镔|(zhì)。近日，物理學(xué)家利用激光成功造出的桌面級別反物質(zhì)“槍”是反物質(zhì)研究領(lǐng)域的一大突破。
一個由美國密歇根大學(xué)、英國貝爾法斯特女王大學(xué)等機構(gòu)研究人員組成的國際小組，最近成功地造出了一種桌面級別的反物質(zhì)“槍”，能噴出短促的正電子脈沖。發(fā)表在《物理評論快報》上的相關(guān)論文，描述了怎樣制造這種“槍”，有何功能以及可能的用途。
正電子與電子相反。它除了能在實驗室創(chuàng)造出來，還存在于黑洞和脈沖星發(fā)出的噴流中。迄今為止，要產(chǎn)生研究用的正電子，所用設(shè)備都是很大且昂貴的機器，如歐洲粒子物理研究所（CERN）的粒子加速器，美國勞倫斯·利物浦國家實驗室的設(shè)備，通過向一個微小的金盤發(fā)射能量極高的激光來產(chǎn)生正電子。其他最新成果還有得克薩斯大學(xué)造出的一臺桌面級別的加速器，新研究就是以此為基礎(chǔ)。
研究小組造出的設(shè)備不超過1米長，能產(chǎn)生短促的電子和正電子脈沖，而黑洞和脈沖星發(fā)出的噴射和該研究報道的脈沖非常相似。為了產(chǎn)生正電子，他們向氦氣樣本中發(fā)射一束激光，這樣會產(chǎn)生一束高速電子流。那些電子在一片極薄金屬箔的引導(dǎo)下，撞進單個的金屬原子中，而這種撞擊會導(dǎo)致一束電子和正電子流被發(fā)射出來，這兩種電子可以通過磁場分離開來。
據(jù)報告，這種正電子槍每次“開火”持續(xù)時間僅30飛秒（1秒=1015飛秒），但每次產(chǎn)生的正電子達到每立方厘米1015個，這一密度水平能跟CERN生成的正電子密度相媲美。
研究人員提議，他們的設(shè)備可用來模擬黑洞或脈沖星發(fā)出的噴流，有望為相關(guān)問題提供一些解答，如噴流中各種粒子的比例，它們攜帶的能量，噴流發(fā)出后粒子與環(huán)境相互作用方式等。
反物質(zhì)“槍”的出現(xiàn)意味著正電子或者說反物質(zhì)制造設(shè)備的小型化，以及制造效率的大幅提高，也從另一方面證明激光在反物質(zhì)研究中具有重要的應(yīng)用價值。
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