Only Perception: 物理學家創造桌上型反物質「槍」

2014-01-14

物理學家創造桌上型反物質「槍」

Physicists create tabletop antimatter 'gun'
http://phys.org/news/2013-06-physicists-tabletop-antimatter-gun.html

By Bob Yirka, Jun 25, 2013

(Phys.org) -- 一個在密西根大學進行研究的跨國物理團隊已成功打造出一種桌上型反物質「槍」，能噴出正電子（positrons，正子、陽電子、反電子）的短爆發（short bursts）。在他們發表在 Physical Review Letters 期刊的論文中，該團隊描述他們如何創造「這把搶」、它有什麼功能、它有什麼用途。

正電子是一種反粒子，電子的相反攣生。除了在物理實驗室中被創造出來以外，它們也能在黑洞與脈衝星（pulsars）的噴流中找到。迄今，為了研究而創造的正電子，通常涉及非常大且昂貴的機器。其中一個是位於 CERN 的粒子加速器。另一個是 LLNL 科學家所建造的裝置，他們用強力雷射轟炸金所製成的小碟子，從而創造出正電子。另一個由德州大學研究者所完成的近期研究，則涉及建立一款桌子大小的加速器。而目前的裝置則是建立在這項研究上 -- 這個團隊創造出長度不超過 1 公尺的裝置，能夠產生電子與正電子的短爆發 -- 他們報告，那非常像黑洞與脈衝星所發射的東西。

為了達到這項成就，該團隊將 petawatt 雷射射向惰性氦氣樣本。這麼做會創造出以非常高速移動的電子流。這些電子被導向一張非常薄的金屬薄片，那導致電子撞入個別的金屬原子。這些碰撞會產生電子流與正電子流射出，之後以磁力分離。

研究者報告，每一次的反物質槍爆發只能持續 30 飛秒（femtoseconds），不過每次（雷射）發射會製造出幾百兆（quadrillions）個正電子 -- 這種密度等級可與 CERN 所產生的相比。研究者指出，他們的裝置能用來模仿來自黑洞或脈衝星的噴流，希望能為下面這樣的問題提供一些解答：什麼樣的粒子比例會出現在這樣子的噴流中？它們有多少能量？以及其中的粒子是以什麼樣的方式與它們被噴出的環境進行交互作用？

※ 相關報導：

＊ Table-Top Laser-Based Source of Femtosecond, Collimated, Ultrarelativistic Positron Beams
http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.110.255002

G. Sarri, W. Schumaker, A. Di Piazza, M. Vargas, B. Dromey,
M. E. Dieckmann, V. Chvykov, A. Maksimchuk, V. Yanovsky,
Z. H. He, B. X. Hou, J. A. Nees, G. R. Thomas, C. H. Keitel,
M. Zepf, and K. Krushelnick.
Phys. Rev. Lett. 110, 255002 (2013) [5 pages]
doi: 10.1103/PhysRevLett.110.255002
Arxiv: arxiv.org/abs/1304.5379