北京时间8月6日消息,据外媒报道,7月25日,欧洲核研究中心大型强子对撞机(CERN) 对撞机 (LHC) 研究小组实现了另一项突破,将带有电子的原子加速到接近光速。此次实验的目的是测试利用大型强子对撞机产生高强度伽马射线以促进物理学前沿研究的可行性。
有些人可能仍然怀疑这些是否真的是人类加速到接近光速的第一批“原子”。这涉及到一个语义问题;大型强子对撞机是世界上最大的粒子加速器,一直对原子核进行加速,这就是为什么人们有时称这种大型仪器为“原子粉碎机”。
大型强子对撞机以前从未处理过带有电子的原子核。欧洲核子研究中心在一份声明中解释说,研究人员在能量相对较低的离子束中加速了铅原子核“大约一个小时”,每个铅原子核都被一个电子包围。
铅原子通常有 82 个电子,研究人员剥离了其中 81 个电子,有效地将铅原子变成带正电的离子。然后,研究人员“将大型强子对撞机的功率提高到最高功率,并在发射前将离子束维持约两分钟”。在后续测试中,研究人员将离子束以全功率照射一组较小的原子,持续两个小时。 大型强子对撞机物理学家 Michaela Schaumann 表示,用电子加速原子具有挑战性,因为“很容易意外地剥离电子……当发生这种情况时,原子核会撞击离子束所在的管壁,因为此时它的电荷不再与大型强子对撞机的磁场同步。
” 这个耗资数百万欧元的实验有自我保护措施,即光束不稳定时也不稳定。稳定后会自动丢弃,以保护大型强子对撞机。 然而,研究人员表示这些复杂的原子束比最初预期的稳定得多。绍曼表示,这是一个很好的结果,可以为一系列新实验开辟可能性。
其中,最有趣的实验应该是利用这些复杂原子作为伽马射线源,将大型强子对撞机变成伽马射线工厂。当大型强子对撞机将原子加速到接近光速时,它使用激光将电子从高能态激发到低能态,从而释放光子。在大型强子对撞机的加速下,这些光子将具有伽马射线的波长和能量。
与现有利用电子束产生伽马射线的方法相比,大型强子对撞机产生的伽马射线强度将会更高,可用于新的粒子物理实验和暗物质探索。