http://phys.org/news/2014-05-scientists-year-quest.html
May 18, 2014
倫敦帝國學院物理學家發現如何以光創造物質 -- 在這個點子於 80 年前首度被理論化時，這個壯舉被認為是不可能的事。
在該學院 Blackett 物理學實驗室的小小辦公室內，只花了一天與數杯咖啡，三位物理學家想出一種相對簡單的方法，在物理上證明一個於 1934 年首度由科學家 Breit 與 Wheeler 所想出來的理論。
Breit 與 Wheeler 提出：只要使二個光子對撞，應當能將光轉變成物質，創造出一個電子與一個正電子 -- 這是至今將光轉變成物質的預測中方法最簡單的一個。計算發現在理論上可行，不過 Breit 與 Wheeler 表示，他們從未預期有人會實際證明他們的預測。那未曾在實驗室內被觀測過，而過去的實驗則需要添加大量高能粒子。
這項新研究（已發表在 Nature Photonics 上）首度證實 Breit 與 Wheeler 的理論如何實際證明。這種「光子--光子對撞機（photon-photon collider）」，那能利用目前的技術將光直接轉換成物質，將成為新的高能物理實驗類型。這項實驗將重新創造一種過程，那在宇宙首個 100 秒內，是一種很重要的過程，而那也能在 gamma 射線爆發中看到，那是宇宙中規模最大的爆發，而且是最大的物理未解之謎之一。
科學家正在研究如何解開核融合能源中尚未解開的問題，那時他們領悟到，他們正在研究的東西能被應用到 Breit-Wheeler 理論。他們在與（德國）Max Planck 核物理研究所的一位理論物理學家（他碰巧要拜訪帝國學院）的合作下，達到這項突破。
證明了 Breit-Wheeler 理論，將為某個物理難題，那描述最簡單的光與物質交互作用方式（詳見原站圖說）提供最後一塊拼圖。在此難題中的其他六塊拼圖，包括 Dirac 於 130 提出，關於電子與正電子湮滅的理論，以及 1905 年愛因斯坦關於光電效應的理論，全都與獲得諾貝爾獎的研究有關（詳見原站圖片）。
倫敦帝國學院物理系的 Steve Rose 教授表示："盡管所有物理學家承認理論是真的，但是當 Breit 與 Wheeler 首度提出理論時，他們說，他們不曾預期那會在實驗室內被證明。今天，將近 80 年後，我們證明他們錯了。讓我們感到如此驚訝的是這個發現：「我們如何能直接利用今日在英國已有的技術將光轉換成物質」。由於我們是理論學家，我們現在正告訴其他人，他們能用我們的點子進行這個指標性實驗。"
科學家所提出的對撞機實驗涉及二個關鍵步驟。首先，科學家會使用一種超強雷射將電子加速到近乎光速。他們接著會把這些電子轟到金平板（slab of gold）上以創造出能量比可見光還要強十億倍以上的光子束。
實驗的下個階段涉及到一個小金罐（gold can），稱為「環空器（hohlraum，德文的空房間）」。科學家能將一道高能雷射射向這個小金罐的內部表面，創造出一個熱輻射場（譯註：黑體輻射），產生類似恆星所發出的光。
他們接著將光子束從第一階段的實驗引導通過這個金罐的中央，造成這二種來源的光子發生碰撞，並形成電子與正電子。接著當電子與正電子激發這個金罐時，他們就能夠測到它們的形成。
第一作者 Oliver Pike（目前正在完成他的電漿物理博士學位）表示："雖然這個（Breit 與 Wheeler）理論在概念上很簡單，不過要透過實驗來驗證則非常困難。我們很快就能夠開發出這個對撞機的概念，不過我們提出的實驗設計能以相對簡單且用現有的技術來完成。在幾個小時內就找出「環空器」在核融合能源研究的傳統角色之外的應用，我們對於它們在光子對撞機的創造上能夠提供這麼完美的條件，感到很驚訝。進行與完成這項實驗的比賽正式開始！"
※ 相關報導：
＊ A photon-photon collider in a vacuum hohlraum
http://dx.doi.org/10.1038/nphoton.2014.95
O. J. Pike, F. Mackenroth, E. G. Hill, S. J. Rose.＊ 德國物理學家創造出「超級光子」
Nature Photonics (2014)
doi: 10.1038/nphoton.2014.95
＊ 製造紫外線光束的聰明方法
＊ 懸浮改變有機分子與光的交互作用
＊ 科學家創造前所未見的新物質形態：光子分子
＊ 物理團隊提出創造真正「時空晶體」的方法
＊ 拓樸絕緣體：促使光與物質混合
＊ NIF 的核融合突破？唔，話不能這樣說...
＊ 能量輸出＞輸入美核融合大突破
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神奇電致鏡片 透光率隨你調
【聯合報╱記者吳政修／新營報導】2014.07.15
經濟部與市府經濟發展局編列預算，推動地方產業創新研發計畫，輔導泰特博智慧材料公司研發出「電致變色鏡片」，運用在雪鏡、安全帽鏡片等，可讓使用者調整光線穿透率。
經發局主秘王俊博表示，從100年至去年執行地方產業創新研發推動計畫，經濟部與市府共編列2.3億元，輔導349家廠商邁向產業升級轉型，促使產學合作有163家，取得專利數達230件，增加就業人口約300人。
經發局昨天請泰特博公司業務專員李明賢說明研發過程，他說，公司1年多前申請研發電致變色材料開發計畫，獲得政府80萬元補助，公司自籌200萬元，並增聘4名員工。電致變色是利用材料的電化學特性，僅需極低的驅動電壓、消耗極低電流，即可完成元件的著色、去色，控制光線穿透率。
李明賢說，技術可結合雪鏡、護目鏡、太陽眼鏡、安全帽鏡片、後視鏡、汽車天窗、建築智慧節能玻璃等需調整光線穿透率的產品，讓使用者可主動控制所需的光線，在室內可節省空調費用，目前已與多家國內外光學眼鏡廠商進行技術合作。
王俊博說，中小企業若對地方產業新研發推動計畫有興趣，可打經發局產業發展科電話6377225。
◆ 奈米碳管製造／ 「超黑」新物質 跟黑洞比黑
http://news.ltn.com.tw/news/world/paper/795997
自由 2014-07-15
〔編譯魏國金／綜合報導〕英國科學家製造出科學世界的新黑物質Vantablack或「超黑」，幾乎可吸收所有光線，僅反射○．○三五％的可見光，黑到創下世界紀錄。據稱若穿上「超黑」做成的小洋裝，其頭與四肢將有如幽靈般在洋裝形狀的黑洞周邊浮動。這種超黑材料可供天文攝影機、望遠鏡及紅外線掃描系統使用，以減少雜散光，提高天文望遠鏡觀看最暗恆星的能力。
僅反射0.035％可見光 創最黑世界紀錄
英國媒體報導，「薩里奈米系統公司」（Surrey NanoSystems）利用比人髮一萬分之一還細的奈米碳管製造出Vantablack，由於它非常細小，光粒子無法進入，僅能通過其縫隙，然而，極為少量的餘光粒子在其周邊彈起，最後被吸收。Vantablack的導熱效率是銅的七．五倍，硬度是鋼的十倍。
此前已知最黑的物體，可吸收近九十九％的光線，但Vantablack可吸收九十九．九六五％的光。對此，英國里茲大學（Leeds University）色彩科學與科技教授威斯特蘭德（Stephen Westland）表示，這種物質幾乎已是人類所能想像最接近黑洞的模樣。
世間任何物體之所以呈現不同顏色，主要是因為不同物體對不同色光的反射、吸收、穿過程度不一。例如，當光照在藍色物體上時，物體表面就會吸收藍色以外的光線，再將藍光反射出去，因此我們看到的物體就會是藍色的。
由於Vantablack幾乎不反射光線，因此適用於天文攝影機、望遠鏡、紅外線掃描系統或軍事用途等，但該公司未被允許討論這方面的用途。該公司技術長詹森（Ben Jensen）說，Vantablack是英國產業在奈米科技應用於光學器材上的重大突破，它可減少漫射光，提升敏感望遠鏡的功能，使其窺見最黯淡的星球，並允許使用較小、較輕的材料於太空黑體校準系統上，而其超低反射係數提升了地面、太空與航空光學儀器的敏銳度。
若以Vantablack製作一件黑洋裝，詹森說，「非常昂貴，而且洋裝的特點全失去，就像穿透的黑物質。」至於Vantablack的價格，「恕難奉告」。Vantablack的研究報告發表於「光學快遞」（Optics Express）期刊，並將於下週登場的英國「汎保羅國際航空展」（Farnborough International Airshow）展出。
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