我们几乎可以使用电磁波谱的任何部分来制造激光——从长波微波到高强度 X 射线爆发。 我们遇到的唯一麻烦是构成光谱中伽马射线部分的超短波长。 现在，这种情况可能会改变。
加州大学河滨分校物理学家艾伦·米尔斯设计的新数学模型展示了伽马射线激光器如何工作，通过使用正电子素：由电子及其带正电荷组成的类氢粒子伙伴，正电子。
通过将短暂的伙伴关系包装在氦气中并降低温度，就有可能将物质与反物质碰撞产生的伽马射线驯服为激光束的有序队列。
“我的计算表明，液氦中含有一百万个正电子原子的气泡的数密度是普通空气的六倍，并且将以物质-反物质的形式存在,”米尔斯说。
如果这些数字可以转化为实际的演示，米尔斯可能已经解决了曾经被描述为现代物理学中最大的挑战之一。 但要理解为什么这是一个如此巨大的挑战，我们首先需要了解激光器的特殊之处。
“激光”这个词实际上是一个缩写词，代表受激辐射光放大。 在普通的可见光中，它的波长到处都是，而且它们往往不匹配。
但激光束是通过刺激特定材料中的电子发射完全相同波长的光并给予它们能量增强而产生的，这使得它们全部排列起来，使它们的波峰和波完美匹配——这就是所谓的相干性。
这种一致性可以防止光波相互干扰和溢出，因此您最终会得到一束集中的光，可以轻松地照射到整个房间（可能是为了娱乐您的猫）。
我们已经能够用相对较长波长的光来完成这个过程自20世纪60年代以来。 到了 20 世纪 70 年代，工程师们开始使用紫外线制造激光器，长度小至 110 纳米。
然后我们碰壁了。
寻找合适的材料来产生和利用越来越短的波长已经够困难的了。 但较小的波意味着发光电子的激发周期较短，这两个问题都需要为激光器的放大过程提供越来越多的功率，同时扩展频谱光。
由于这些原因，基于更小波长的激光器的发展进展缓慢。 X 射线激光器直到 20 世纪 80 年代中期才成为现实，最初传闻是美国的一部分“星球大战”战略防御计划最后之前正在确认中在后来的实验中。
大多数尝试在开发伽马射线激光器时，我们专注于将发光原子冷却到接近绝对零，此时它们都采用相同的量子特征并像单个超级粒子一样起作用。
米尔斯方法的巧妙部分是将发光的正电子粒子与氦混合，氦会排斥奇异的电子-正电子对并将它们推到一起形成密集、稳定的簇成为凝结物的基础。
从纸面上看，这一切似乎都是相加的。 米尔斯的下一步是在他位于加州大学河滨分校的正电子实验室进行实验，努力产生足够数量的这种奇异形式的物质。
“我们实验的近期结果可能是观察到正电子素隧道穿过薄片 - 它不受所有普通物质原子的影响，包括氦 - 以及可能形成正电子原子激光束应用程序，”米尔斯说。
在他的2003年诺贝尔奖演讲， 理论物理学家维塔利·金兹堡提议将伽马射线激光列为当今 30 个最重要的物理问题之一。
这是一个非常值得解决的问题。 从理论上讲，伽马射线激光器将为我们提供前所未有的新型成像技术分辨率、新型推进系统，也许……如果你有一个足够大的……一种方法生成你自己的后院黑洞。
想象一下！
这项研究发表于物理评论A。
