超光速的准粒子或许会打开一个全新的显微镜世界

发布时间：2023-11-07 20:04:29 所属栏目：外闻来源：互联网

导读： 　　为观察细小物体及其它更为遥远的天体，学者们不得不倚赖着异常耀眼的高能光源以便透视其隐秘生命。

　　获得最佳结果的自由电子激光器将电子加速数公里，使其达到光速，使它们在

　　为观察细小物体及其它更为遥远的天体，学者们不得不倚赖着异常耀眼的高能光源以便透视其隐秘生命。

　　获得最佳结果的自由电子激光器将电子加速数公里，使其达到光速，使它们在一个巨大的磁铁大厅中摆动，以振荡自由的强光子脉冲，从而照亮研究材料。

　　现在，一个国际物理学家团队认为他们可以用一个更小的装置实现同样的效果，使用准粒子 —— 从其他粒子的复杂相互作用中产生的类粒子实体。

　　可以安装在建筑物内的粒子加速器要比加利福尼亚的直线加速器相干光源（LCLS）弱得多。它有一个小镇那么大，它漫长的电子轨道能够在光谱的X射线部分发射高能量的光波。

　　但是，科学家们在粒子加速器小型化方面已经取得了进展，特别是在加速带电粒子或等离子体的设备方面。一组国际研究人员利用计算机模拟演示了这些紧凑的等离子体加速器是如何产生与大型粒子加速器相当的明亮光。

　　关键在于，要理解等离子体加速器是如何产生准粒子的。准粒子是一种相干系统，当介质受到干扰或激发时，它们就会出现。尽管它们是集体努力形成的，但它们可以被视为离散的粒子，因为它们具有稳定的性质，如电荷、质量、能量、大小、形状和动量。

　　因为发光准粒子可以通过引发一组发光化合物粒子在相对论介质中的协同相对论运动相互作用产生，它们可以通过物理定律中的漏洞溜走，否则这些漏洞会约束更普通的粒子。它们甚至可以比光在相同介质中的传播速度还要快。这是可能的，因为光在真空以外的任何地方传播都会减慢，所以，准粒子可以超过它。

　　物理学家、合著者约翰·帕拉斯特罗（John Palastro）说：“准粒子最吸引人的方面，是它们能够以支配单个粒子的物理定律所不允许的方式运动。”

　　博士生、第一作者贝尔纳多·马拉卡（Bernardo Malaca）说：“灵活性是巨大的。尽管每个电子都在进行相对简单的运动，但所有电子的总辐射可以模拟比光或振荡粒子更快的粒子运动，即使局部没有一个电子比光或振荡电子更快。”

　　准粒子也能产生超辐射；由一组粒子同步工作而产生的超明亮的光子束。研究人员表示，从理论上讲，利用等离子体激光器中的准粒子产生这种超辐射是可能的，它可以产生光谱中红外线和紫外线部分之间的波长。

　　研究人员写道：“这样的进步可以将世界上只有少数自由电子激光器才能获得的研究和技术直接带到许多大学、医院和工业规模的实验室。”

　　“因此，时间相干性和超辐射的开始是创造紧凑、经济、有竞争力的等离子体加速器光源的基本要素，并且这些光源可以提供大量的能量。”

（编辑：东莞站长网）

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