下一代激光器可讓“幽靈粒子”顯形

　　據英國《新科學家》雜志網站8月18日（北京時間）報道，俄羅斯國立核研究大學的亞歷山大·費德羅夫及其同事在即將發表于最新一期《物理評論快報》上的研究論文中說，根據他們的計算，一個強大的激光器可將制造出的首個正負電子對加速到很高的速度，從而讓它們發光，這道光再與激光“合力”，產生更多的電子對。而這正是量子力學在20世紀30年代的一種預言。

　　量子力學的不確定性原理意味著，宇宙空間并不是真的空無一物。相反，宇宙的隨機波動使之變成了“一鍋熱騰騰的粒子湯”，電子以及其對應的反物質正電子就在其中。通常情況下，這些粒子一碰到其反物質，彼此都會瞬間湮滅于無形，我們根本來不及一睹其真容。不過，物理學家在20世紀30年代曾經預言，一個非常強大的電場可以讓這些“幽靈粒子”顯露形跡。由于這些粒子帶有相反的電荷，電場可以將它們推往相反的方向，使它們分開而不至于同歸于盡。

　　而能夠產生強大電場的激光器就是完成這項任務的理想“人選”。1997年,美國斯坦福直線加速器中心的物理學家們利用激光成功制造出了正負電子對，不過當時一次只能產生一個正負電子對。現在，科學家通過計算表明，下一代功能更強大的激光器可以通過啟動連鎖反應，捕捉到數以百萬計的正負電子對。

　　俄研究小組的計算表明，對于一臺可將大約1026瓦的能量聚焦于一平方厘米范圍的激光器而言，這樣的連鎖反應能夠有效地將其激光轉變成數百萬個正負電子對。

　　該研究論文的合作者、德國馬普量子光學研究所的喬治·科恩稱，第一個擁有如此強大功能的激光器或許于2015年由歐洲超強激光設施項目建成，不過之后還需幾年時間完成必要的升級才能達到每平方厘米聚焦1026瓦的能量。

　　美國普林斯頓大學的柯克·麥克唐納表示，能夠產生大量正電子的能力對于粒子加速器非常有用，比如提議新建的國際直線對撞器，其能夠以極高的能量使電子和正電子一起粉碎，模擬宇宙誕生瞬間的高能量場景。

　　目前用于大批量制造正電子的標準方法是將一塊金屬片上的高能電子束點火，以產生正負電子對。有專家認為，與之相比，超強激光器利用連鎖反應來制造正電子的成本過于高昂。