据美国物理学家组织网9月20日(北京时间)报道,英国斯特拉斯克莱德大学的科学家制成了现在最亮的伽马射线,其比太阳的亮度要高上万亿倍,为医疗和原子核研究等领域的应用开启了新的可能。相关研究报告宣布在近期出书的《自然·物理学》杂志上。
该实验是在卢瑟福·阿普顿实验室的中央激光设施内举行的。除斯特拉斯克莱德大学外,格拉斯哥大学等也加入了此次研究。研究团队使用了新型的激光等离子体尾波场加速器,其使用大功率激光器发射一连时间超短的激光脉冲,与电离气体爆发相互作用,加速带电粒子至极高能量,因此可将常见的长约100米的加速器缩小至手掌巨细,比大大都古板装备更小巧,也更经济。而交互作用所发出的强烈光束,能够穿过厚度为20厘米的铅板,需要1.5米厚的混凝土才华完全吸收。此次丈量到的伽马射线峰值亮度可凌驾每秒、每平方毫弧度、每平方毫米、每0.1%带宽1023个光子。
研究的主导者蒂诺·扎若斯兹恩斯基教授说:“这是一项很大的突破,能够更容易、更普遍地探测很是致密的物质,也使我们能够监视核聚变内爆。为了证实这点,我们借助伽马射线为25微米厚的电线照相,并使用相位比照成像的要领形成了很是清晰的图像。这体现吸收力很弱的质料也能清晰成像,由伽马射线照射的物质只会留下十分微弱的阴影,因此可视为无形。”
扎若斯兹恩斯基增补说,事实上,若是加速电子等带电的粒子,它们会向外辐射。他们在放射强激光脉冲的离子洞中囚禁粒子,并加速使其抵达高能量,洞中的电子同样也会和激光爆发相互作用,从中获得能量而强烈摆动。大幅的摇晃行动加上电子的高能量,使得光子能量陡增,从而爆发伽马射线。
研究职员体现,这种射线有多种用途,可用于医疗成像、放射治疗和生产用于正电子断层扫描(PET)的放射性同位素。同样,这一泉源关于监控存储的核废物也十分有用。别的,由于激光脉冲的一连时间短到万万亿分之一秒,能捕获到原子核的应激反应,因此这一射线也成了实验室内关于原子核研究的理想选择。而无可匹敌的一连时间,也是伽马射线脉冲云云明亮的缘故原由。
总编辑圈点
超亮伽马射线的降生,能够让人们侦测到以前“看不透的内情”。伽马射线比X射线波长更短,穿透力更强,而超亮伽马射线能够穿过很致密的物质并成像。值得一提的是,它还能够更有用地杀死癌细胞。我们之以是能够制造出超亮的伽马射线,要归功于近十年来人们对新的加速手艺的应用。激光等离子尾波加速手艺,可以把直径几十米的大加速器的事情,交给巴掌巨细的迷你加速器完成,进而让人类创立出在自然界里也未曾发明的事业。在这里,就像许多例子曾证实的:手艺前进拓展了基础科学的边疆。