加州大學(xué)河濱物理學(xué)家艾倫·米爾斯(Allen Mills)設(shè)計(jì)的新數(shù)學(xué)模型顯示了使用正電子的伽馬射線激光器如何工作：正電子是由氫及其帶正電的反物質(zhì)伴侶正電子組成的類氫粒子。

通過(guò)將短暫的伙伴關(guān)系包裝在氦氣中并降低溫度，可能有可能將物質(zhì)反物質(zhì)碰撞產(chǎn)生的伽馬射線馴服到有序的激光束中。

米爾斯說(shuō)：“我的計(jì)算表明，含有百萬(wàn)個(gè)million原子的液態(tài)氦中的氣泡密度密度是普通空氣的六倍，并且會(huì)以反物質(zhì)形式的玻色-愛(ài)因斯坦冷凝物存在?！?/span>

如果可以將這些數(shù)字轉(zhuǎn)化為實(shí)際演示，則米爾斯可能已經(jīng)解決了曾經(jīng)被描述為現(xiàn)代物理學(xué)中最大挑戰(zhàn)之一的問(wèn)題。但是要了解為什么這是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，我們首先需要了解激光器的特殊之處。

“激光”一詞實(shí)際上是首字母縮寫詞，代表受輻射激發(fā)的光放大。在普通的可見(jiàn)光中，其波長(zhǎng)遍布整個(gè)地方，并且它們往往不匹配。

但是，通過(guò)刺激特定材料中的電子以發(fā)出完全相同的光波長(zhǎng)并給它們提供能量增強(qiáng)來(lái)產(chǎn)生激光束，從而使它們?nèi)颗懦梢恍?，以便其波峰和波完美匹?這稱為相干性。

這種連貫性可以防止光波相互干擾和溢出，因此您最終會(huì)收到一束聚光燈，可以輕松地照亮整個(gè)房間(可能是為了逗貓)。

自1960年代以來(lái)，我們已經(jīng)能夠用相對(duì)長(zhǎng)的光波長(zhǎng)來(lái)完成這個(gè)過(guò)程。到1970年代，工程師們開(kāi)始用紫外光制造激光，激光的長(zhǎng)度可降至110納米。

然后我們碰壁。

尋找合適的材料來(lái)產(chǎn)生和利用越來(lái)越短的波長(zhǎng)已經(jīng)非常困難。但是，較小的波意味著產(chǎn)生光的電子的激發(fā)周期更短，這兩個(gè)問(wèn)題都需要在散布光譜的同時(shí)向激光器的放大過(guò)程提供更多的功率。

由于這些原因，基于越來(lái)越小的波長(zhǎng)的激光器的推銷進(jìn)展緩慢。X射線激光僅成為80年代中期成為現(xiàn)實(shí)，起初傳聞成為美國(guó)的一部分“星球大戰(zhàn)”戰(zhàn)略防御計(jì)劃終于之前被證實(shí)在以后的實(shí)驗(yàn)。

大多數(shù)研發(fā)伽馬射線激光器的嘗試都集中在將產(chǎn)生光的原子冷卻到接近絕對(duì)零的位置，此時(shí)它們都具有相同的量子特征并且像單個(gè)超粒子一樣起作用。

Mills方法的巧妙之處在于將發(fā)光的正電子粒子與氦氣混合，從而排斥異乎尋常的電子-正電子對(duì)并將其推到一起以形成致密，穩(wěn)定的簇，從而成為冷凝物的基礎(chǔ)。

在紙上，所有這些似乎加起來(lái)了。下一步是Mills在UC Riverside的Positron實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以產(chǎn)生足夠數(shù)量的這種奇特形式的物質(zhì)。

“我們的實(shí)驗(yàn)中的近期結(jié)果可能是正電子素隧穿通過(guò)石墨烯片的觀察-這是不透所有普通物質(zhì)原子，包括氦-以及與可能的一個(gè)正電子素原子激光束的形成量子計(jì)算應(yīng)用，”說(shuō)米爾斯。

理論物理學(xué)家維塔利·金茨堡(Vitaly Ginzburg)在其2003年諾貝爾獎(jiǎng)演講中提出，伽馬射線激光是他當(dāng)時(shí)的前30個(gè)物理問(wèn)題之一。

這是一個(gè)值得破解的問(wèn)題。從理論上講，伽馬射線激光將以新穎的成像技術(shù)，新型的推進(jìn)系統(tǒng)為我們提供空前的分辨率，也許……如果您有足夠大的力量……可以生成自己的后院黑洞。