高功率激光 從光生成物質

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【大紀元2020年06月13日訊】(大紀元記者張妮編譯)科學家認為,宇宙誕生後最初幾分鐘內,光線互相碰撞產生最初的正物質和反物質粒子。5月11日發表在《物理評論快報》(Physical Review Letters)上的研究提出如何進行這樣的模擬實驗。

人們比較熟悉相反的能量形式轉換過程——從物質產生光,從燃燒的篝火到原子彈,都是物質的反應產生光能。但是從光能產生物質的現象很罕見。

加州大學聖地亞哥分校的研究團隊提出,將高能激光聚焦產生強大的磁場,強到像中子星表面的磁場那樣的強度。這樣的強磁場發出的伽馬射線互相撞擊在非常短的時間內產生負電子和正電子。

研究負責人阿列菲耶夫(Alexey Arefiev)說:「這項研究為科學家提出第一個探索宇宙最初過程的方向。」

中子星是神祕高密度星體,就像把整座城市大小的物質壓縮到一個原子核這麼大的空間內。其表面的磁場強度是地球磁場的1億倍。

研究稱,要產生如此強的磁場,激光的能量需要達到皮瓦的級別。作為參照,太陽照在地球上的射線能量大約是174皮瓦;逗貓玩的激光筆功率是0.005瓦。

這份研究估計,使用約四皮瓦的激光可以產生所需的磁場。

另一部分是產生正反物質粒子對的過程。理論認為,兩束伽馬射線撞擊,或讓一束伽馬射線與一種吸收一切射線的黑體輻射撞擊,都能產生幾十萬對正反物質粒子對。

1997年斯坦福科學家也提出過一個從光誕生物質的實驗。那個實驗還需要一個高能電子束,而這份新實驗「完全由光產生物質」,阿列菲耶夫說。

而且,「斯坦福的實驗大約每一百次射線,才能產生一對粒子」。

研究稱,這樣的實驗除了很近似地模擬宇宙誕生初期的條件,對研究反物質也提供了機會。比如,為何宇宙中正物質遠超過反物質,仍是一個謎。◇

責任編輯:朱涵儒

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