強激光實驗首次展示光讓電子速度減慢
2018-02-09
據物理學(xué)家組織網7日報道(dào),英國(guó)團隊用超強激光照射電子,首次在實驗室展示了光讓電子速度減慢的輻射反應,這(zhè)揭示了超越經(jīng)典物理的動力學(xué),并暗示量子效應的存在,有助于科學(xué)家更好(hǎo)地理解宇宙内某些最極端環境中發(fā)生的現象以及量子電動力學(xué)。
當光線照射一個物體時(shí),一些光會(huì)從物體表面(miàn)散射回來,但如果物體移動速度夠快,且光線夠強,就(jiù)會(huì)發(fā)生奇怪的事(shì)情。例如,電子會(huì)劇烈搖晃,速度放慢,因為它們輻射出了太多能(néng)量,這(zhè)一過(guò)程被(bèi)稱為“輻射反應”。科學(xué)家認為,這(zhè)種(zhǒng)反應出現在黑洞和類星體等物體周圍,因此,能(néng)在實驗室測量輻射反應,將(jiāng)幫助他們更好(hǎo)地理解宇宙内某些最極端環境中發(fā)生的現象。
現在,由英國(guó)帝國(guó)理工學(xué)院科學(xué)家領導的研究小組,通過(guò)讓一束比太陽表面(miàn)的光亮千萬億倍的激光與一束高能(néng)電子發(fā)生碰撞,首次在實驗室觀察到(dào)了輻射反應。研究發(fā)表在8日出版的《物理評論X》上。
研究人員解釋稱,從一個接近光速運動物體反射的光子的能(néng)量會(huì)增加,因此,在最新實驗的極端條件下,反射光會(huì)從光譜的可見光部分轉變成(chéng)高能(néng)伽馬射線。研究作者、帝國(guó)理工學(xué)院物理系斯圖爾特·芒格斯博士說(shuō):“當我們檢測到(dào)非常明亮的高能(néng)伽馬射線輻射時(shí),我們知道(dào),激光束和電子束發(fā)生了對(duì)撞。我們還(hái)發(fā)現,成(chéng)功碰撞電子的能(néng)量低于預期,這(zhè)是輻射反應的明顯證據。這(zhè)表明,電子被(bèi)一片不足一根頭發(fā)絲厚度的光線有效阻礙了。”
此外,實驗數據也與基于量子電動力學(xué)原理的理論模型(而非麥克斯韋方程)更好(hǎo)地吻合,可幫助科學(xué)家更好(hǎo)地理解量子電動力學(xué),這(zhè)些實驗也成(chéng)為量子領域高強度激光研究的基礎。
研究人員還(hái)指出,他們計劃明年以更高強度或更高能(néng)量電子束進(jìn)行更多實驗,對(duì)這(zhè)項研究進(jìn)行證實。
來源:科技日報