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07 探索光学前沿 Lighting the Frontiers(第6页)

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例如,我们可以从气态巨行星的质量和大小来推断它们的组成,但前提是我们要知道在如此高的压力下物质能被压缩到什么程度。

一些激光设备利用波长很短的光产生脉冲。

这些脉冲由磁场中加速的电子产生,所以当它们沿着加速器急速下落时,它们会左右“摇摆”

这就产生了一种由短脉冲X射线组成的同步辐射。

这类激光器通常使用粒子加速器的技术甚至硬件。

比如斯坦福线性对撞机光源(LinearChtSource,缩写为LCLS)和汉堡X射线自由电子激光器(X-rayFreeEleLaser,缩写为XFEL)。

基于最强烈的激光脉冲以及X射线短时增强的技术,科学家们能够在各种条件下检测等离子体。

此外,激光在原子核之间施加的巨大压力,可以在适当的条件下使原子核融合在一起,在这个过程中会释放出大量的能量。

这种“核聚变”

可能使我们获得几乎无限的能源。

将激光应用于核聚变在技术上要求极高,也是目前正在探索的实现核聚变的两种方法之一:另一种方法不涉及光,光只是在其中充当一种监测工具。

不过这两种方法都使用了致密等离子体。

当激光脉冲穿过等离子体时,会产生一种波,类似于船只划过水面时会留下波纹。

在等离子体的电场内距离10-6米的两端电压可达到10万伏以上(这意味着约为高压电塔电线中10倍的电压,被加在只有人类头发十分之一的宽度上)。

这样的电场强度比世界上用于研究基本粒子的最大机器,如日内瓦欧洲核子研究中心的大型强子对撞机(LargeHadronCollider,缩写为LHC),所使用的加速场强度至少大1000倍。

在未来,也许我们可以用激光制造出可以放在桌面上的小型设备,使电子能够加速到目前LHC所能达到的能量。

通过激光脉冲与物质相互作用产生的超强电场,也可以给较重的粒子加速,比如质子。

目前质子束正作为一种癌症治疗的手段被研发,与目前使用的其他类型的放射治疗相比,重的粒子可以更精确、更深入地送达病变组织。

光的非凡特性使人们能够不断在广阔的范围里开创新领域。

可以说,光是科学技术中一种无处不在的工具。

[1] 分子马达(molecularmotor)是由生物大分子构成,利用生物化学能进行机械做功的纳米系统。

生命体的一切活动都依赖于分子马达。

[2] 1894—1974,印度物理学家,奠-定爱了因玻斯色坦凝聚理论的基础。

玻色子就是以他的名字命名的。

[3] 由大量原子构成,处于玻色-爱因斯坦凝聚态。

[4] 超流体是在超低温下的一种内部完全缺乏黏性的理想流体。

[5] 即文中描述的由多个光束相互干涉形成的光陷阱,可将冷原子“囚禁”

于其中。

[6] 由单个原子组成的气体。

[7] 利用光将原子或者分子内部的电子从低能态激发到高能态的过程。

[8] 美国科学家制造的世界上最大的激光核聚变装置,能产生恒星内核温度和压力,被称为“人造小太阳”

[9] 超新星爆炸和白矮星都是恒星进化到末期后可能出现的结果。

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