超光速的准粒子可能会开启一个全新的显微镜世界

发布时间：2023-10-27 12:36:11 所属栏目：外闻来源：网络

导读： 　　通过利用极为亮丽的光源来观测物体在微小及更远范围下的隐私状况，科学界时常需要做出这样的努力。获得最佳结果的自由电子激光器将电子加速数公里，使其达到光速，使它们在一个巨大的磁

　　通过利用极为亮丽的光源来观测物体在微小及更远范围下的隐私状况，科学界时常需要做出这样的努力。获得最佳结果的自由电子激光器将电子加速数公里，使其达到光速，使它们在一个巨大的磁铁大厅中摆动，以振荡自由的强光子脉冲，从而照亮研究材料。

　　现在，一个国际物理学家团队认为他们可以用一个更小的装置实现同样的效果，使用准粒子 —— 从其他粒子的复杂相互作用中产生的类粒子实体。

　　如果他们的概念可以发展成一种可行的技术，它可能会让世界上更多的研究人员对他们正在研究的最微小的结构有前所未有的了解，从而对病毒、计算机芯片、光合作用和恒星的化学成分有更深入的了解。可以安装在建筑物内的粒子加速器要比加利福尼亚的直线加速器相干光源（LCLS）弱得多。它有一个小镇那么大，它漫长的电子轨道能够在光谱的X射线部分发射高能量的光波。

　　一组国际研究人员利用计算机模拟演示了这些紧凑的等离子体加速器是如何产生与大型粒子加速器相当的明亮光。

　　关键在于，要理解等离子体加速器是如何产生准粒子的。准粒子是一种相干系统，当介质受到干扰或激发时，它们就会出现。尽管它们是集体努力形成的，但它们可以被视为离散的粒子，因为它们具有稳定的性质，如电荷、质量、能量、大小、形状和动量。

　　因为准粒子可以通过一组发光粒子在介质中的协同运动产生，它们可以通过物理定律中的漏洞溜走，否则这些漏洞会约束更普通的粒子。

　　它们甚至可以理论上比光在相同密度的介质中的传播速度还要非常的快。这是可能的，因为光在真空以外的任何地方传播都会减慢，所以，准粒子可以超过它。

　　物理学家、合著者约翰·帕拉斯特罗（John Palastro）说：“准粒子最吸引人的方面，是它们能够以支配单个粒子的物理定律所不允许的方式运动。”

　　博士生、第一作者贝尔纳多·马拉卡（Bernardo Malaca）说：“灵活性是巨大的。尽管每个电子都在进行相对简单的运动，但所有电子的总辐射可以模拟比光或振荡粒子更快的粒子运动，即使局部没有一个电子比光或振荡电子更快。”

　　准粒子也能产生超辐射；由一组粒子同步工作而产生的超明亮的光子束。

　　研究人员表示，从理论上讲，利用等离子体激光器中的准粒子产生这种超辐射是可能的，它可以产生光谱中红外线和紫外线部分之间的波长。

　　研究人员写道：“这样的进步可以将世界上只有少数自由电子激光器才能获得的研究和技术直接带到许多大学、医院和工业规模的实验室。”

　　“因此，时间相干性和超辐射的开始是创造紧凑、经济、有竞争力的等离子体加速器光源的基本要素；而不是简单地增加一个新的设备。”他说。“这项研究表明，我们可以通过改进现有技术来实现这一目标。”

（编辑：应用网_丽江站长网）

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