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俄提出伽馬射線激光器旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀研發(fā)新方案  

長期以來,建造原子核伽馬激光器一直旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀是個難題。據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)5月2日報道,莫斯科大學(xué)核物理專家最近提出了一種新方案,并從理論上證明,釷原子核受激產(chǎn)生的伽馬輻射也能發(fā)出相干“可見”光。相關(guān)研究發(fā)表在最近出版的《物理評論快旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀報》上。

  盡管原子核伽馬射線激光也是以受激輻射為基礎(chǔ),但操作起來旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀卻和普通激光大不相同。在通常物質(zhì)中,處于低能級的原子數(shù)大于處于高能級的粒子數(shù),為了得到激光,必須使高能級上的粒子數(shù)目大于低能級上的原旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀子數(shù)目,這種情況稱為粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。在普通激光中,粒子數(shù)反轉(zhuǎn)是讓高能態(tài)電子比低能態(tài)電子多。普通激光的光子由原子或離子發(fā)出,而伽馬射線激光的光子是由原子核發(fā)出,也稱為原子核光。

  原子核光的產(chǎn)生至少要克服兩個基本難題:一是積累一定量的同質(zhì)異能原子核(能長時間保持激發(fā)態(tài)的原子核),二是縮小伽馬射線發(fā)射界限。莫斯科大學(xué)核物理學(xué)院的尤金·塔卡利亞解釋說,他們利用釷元素的獨(dú)特原子核結(jié)構(gòu),滿足了這些要求,與外部激光的光子直接反應(yīng)的是釷原子核,而不是它的電子。

  研究小組使用了一種鋰—鈣—鋁—氟(LiCaAlF6)混合物,并用釷替代了其中一些鈣。當(dāng)足夠數(shù)量的同質(zhì)異能釷原子核被外部激光激發(fā)后,原子核跟周圍的電磁場發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)生了粒子數(shù)反轉(zhuǎn),使整個系統(tǒng)中激發(fā)態(tài)的原子核多于非激發(fā)態(tài)原子核。然后,原子核能夠發(fā)射或吸收光子而不會反沖,能發(fā)光而不會損失能量。

  塔卡利亞表示,該研究中的原子核伽馬射線激光只能發(fā)射“可見的”真空紫外光或稱視覺范圍的伽馬射線。其應(yīng)用之一是,可作為原子核頻率的度量標(biāo)準(zhǔn),即“原子核鐘”。此外,該設(shè)備還可用以測試許多自然界的基本屬性,如衰變指數(shù)定律和精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)的變化效應(yīng)等

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