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2011年05月04日 来源: 科技日报 作者: 常丽君 本报讯 长期以来,建造原子核伽马激光器一直是个难题。据美国物理学家组织网5月2日报道,莫斯科大学核物理专家最近提出了一种新方案,并从理论上证明,钍原子核受激产生的伽马辐射也能发出相干“可见”光。相关研究发表在最近出版的《物理评论快报》上。 尽管原子核伽马射线激光也是以受激辐射为基础,但操作起来却和普通激光大不相同。在通常物质中,处于低能级的原子数大于处于高能级的粒子数,为了得到激光,必须使高能级上的粒子数目大于低能级上的原子数目,这种情况称为粒子数反转。在普通激光中,粒子数反转是让高能态电子比低能态电子多。普通激光的光子由原子或离子发出,而伽马射线激光的光子是由原子核发出,也称为原子核光。 原子核光的产生至少要克服两个基本难题:一是积累一定量的同质异能原子核(能长时间保持激发态的原子核),二是缩小伽马射线发射界限。莫斯科大学核物理学院的尤金·塔卡利亚解释说,他们利用钍元素的独特原子核结构,满足了这些要求,与外部激光的光子直接反应的是钍原子核,而不是它的电子。 研究小组使用了一种锂—钙—铝—氟(LiCaAlF6)混合物,并用钍替代了其中一些钙。当足够数量的同质异能钍原子核被外部激光激发后,原子核跟周围的电磁场发生反应,产生了粒子数反转,使整个系统中激发态的原子核多于非激发态原子核。然后,原子核能够发射或吸收光子而不会反冲,能发光而不会损失能量。 塔卡利亚表示,该研究中的原子核伽马射线激光只能发射“可见的”真空紫外光或称视觉范围的伽马射线。其应用之一是,可作为原子核频率的度量标准,即“原子核钟”。此外,该设备还可用以测试许多自然界的基本属性,如衰变指数定律和精细结构常数的变化效应等。(常丽君)
有听说过怎么测量钢板中伽马射线的方法的吗?听过测量Co 60的,但是能通过用化学方法或光谱仪分析,测量Co的含量,并以此来换算伽马射线吗?好像不对呢?最好有能直接测量伽马射线的仪器
美探索用反物质造伽马射线激光器 可对非常微小的空间进行探测 科技日报讯 传统激光器的操作光波可从红外线到X射线一网打尽,而伽马射线激光器则依靠比X射线更短的光波来运行,这就使其能产生波长仅为X射线千分之一的光波,从而能对非常微小的空间进行探测,并在医学成像领域大展拳脚。不过,长期以来,建造伽马激光器一直是个难题。现在,美国科学家让一类名为“电子偶素(positronium)”的物质—反物质混合物作为增益介质,将普通光变成了激光束。 据美国趣味科学网站5月8日报道,在最新一期的《物理评论·原子分子物理》杂志上,马里兰大学联合量子研究所的王逸新(音译)、布兰登·安德森以及查尔斯·克拉克撰文表示,他们发现,当向电子偶素提供特定能量,它将产生在其他能量下无法制造出的激光;而且,要制造出激光束,这种电子偶素必须处于玻色—爱因斯坦凝聚态下。 克拉克解释道,这种奇怪的效应与电子偶素的“性格”有关。每个电子偶素“原子”实际上是一个普通的电子和一个正电子(电子的反物质)。正电子和电子分别带正负电荷。当它们相遇时,会相互湮灭并释放出两个高能光子,这两个光子位于伽马射线范围内,反向移动。 有时,电子和正电子会围绕对方旋转,就像电子围绕着质子旋转组成原子一样。然而,正电子比质子轻,因此电子偶素并不稳定,在不到十亿分之一秒内,电子和正电子会相互碰撞并发生湮灭。 为了制造出伽马射线激光器,科学家们需要使电子偶素的温度非常低,接近绝对零度(零下273摄氏度)。这一冷却过程会让电子偶素进入波色—爱因斯坦凝聚态,这种状态下物质内的所有原子,也就是电子—正电子对,进入同样的量子状态,一举一动整齐划一。 量子状态的一个方面是自旋。电子偶素的自旋数要么为1,要么为0。一束远红外线光脉冲能让电子偶素的自旋数为0。自旋为零的电子偶素会湮灭并产生双方向相干的伽马射线束—激光束。研究人员表示,能做到这一点是因为所有电子偶素“原子”拥有同样的自旋数。如果是自旋为0和自旋为1的电子偶素随机组合,那么,光会朝各个方向散射。 研究人员也计算出,为了让一台伽马射线工作,每立方厘米大约需要1018个电子偶素原子,听起来有点多,但与空气的密度相比还是少很多,同样体积的空气大约有2.5×1019个原子。 在1994年首次提出伽马射线激光器这一概念的贝尔实验室的艾伦·米尔斯表示,研究人员可以借用数学方法,让制造这种激光器所需要的环境更加精确。(刘霞)来源:中国科技网-科技日报 2014年05月10日