亮伽馬射線在英研制成功

據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)9月20日（北京時間）報道，英國斯特拉斯克萊德大學(xué)的科學(xué)家制成了目前亮的伽馬射線，其比太陽的亮度要高上萬億倍，為醫(yī)療和原子核研究等領(lǐng)域的應(yīng)用開啟了新的可能。相關(guān)研究報告發(fā)布在近期出版的《自然·物理學(xué)》雜志上。
該實驗是在盧瑟福·阿普頓實驗室的中央激光設(shè)施內(nèi)進行的。除斯特拉斯克萊德大學(xué)外，格拉斯哥大學(xué)等也參與了此次研究。研究團隊使用了新型的激光等離子體尾波場加速器，其利用大功率激光器發(fā)射持續(xù)時間超短的激光脈沖，與電離氣體發(fā)生相互作用，加速帶電粒子至極高能量，因此可將常見的長約100米的加速器縮小至手掌大小，比大多數(shù)傳統(tǒng)設(shè)備更小巧，也更經(jīng)濟。而交互作用所發(fā)出的強烈光束，能夠穿過厚度為20厘米的鉛板，需要1.5米厚的混凝土才能完全吸收。此次測量到的伽馬射線峰值亮度可超過每秒、每平方毫弧度、每平方毫米、每0.1%帶寬1023個光子。
研究的主導(dǎo)者蒂諾·扎若斯茲恩斯基教授說：“這是一項很大的突破，能夠更容易、更廣泛地探測非常致密的物質(zhì)，也使我們能夠監(jiān)視核聚變內(nèi)爆。為了證明這點，我們借助伽馬射線為25微米厚的電線拍照，并利用相位對比成像的方法形成了非常清晰的圖像。這表示吸收力很弱的材料也能清晰成像，由伽馬射線照射的物質(zhì)只會留下十分微弱的陰影，因此可視為無形。”
扎若斯茲恩斯基補充說，事實上，如果加速電子等帶電的粒子，它們會向外輻射。他們在放射強激光脈沖的離子洞中囚禁粒子，并加速使其達到高能量，洞中的電子同樣也會和激光發(fā)生相互作用，從中獲得能量而劇烈擺動。大幅的搖擺動作加上電子的高能量，使得光子能量陡增，從而產(chǎn)生伽馬射線。
研究人員表示，這種射線有多種用途，可用于醫(yī)療成像、放射治療和生產(chǎn)用于正電子斷層掃描（PET）的放射性同位素。同樣，這一來源對于監(jiān)控存儲的核廢料也十分有用。此外，由于激光脈沖的持續(xù)時間短到千萬億分之一秒，能捕捉到原子核的應(yīng)激反應(yīng)，因此這一射線也成了實驗室內(nèi)對于原子核研究的理想選擇。而無可匹敵的持續(xù)時間，也是伽馬射線脈沖如此明亮的原因。