一個國際科學家團隊正在重新思考輻射物理學的基本原理,旨在創造超亮光源。在《自然·光子學》上發表的一項新研究中,葡萄牙里斯本高等理工學院、美國羅切斯特大學、加州大學洛杉磯分校和法國光學應用實驗室的研究人員,提出了使用準粒子產生光源的方法,其與當今最先進的光源一樣強大,但體積規模卻要小得多。
準粒子是由許多同步運動的電子形成的。它們可以任何速度移動,甚至比光還快,并能承受類似黑洞附近的強大力量。
準粒子最令人著迷的是,它們能以控制單個粒子的物理定律所不允許的方式移動。團隊通過在歐洲高性能計算聯合項目提供的超級計算機上運行模擬,研究了等離子體中準粒子的獨特性質。他們看到了基于準粒子的光源的應用前景,包括用于掃描病毒的無損成像、了解光合作用等生物過程、制造計算機芯片以及探索行星和恒星中物質的行為。
研究人員表示,盡管每個電子執行相對簡單的運動,但所有電子的總輻射可模擬比光速運動更快的粒子的輻射,即使局部沒有一個電子比光或振蕩電子更快。
基于準粒子的光源可能比現有形式(如自由電子激光器)具有明顯的優勢,因為自由電子激光器稀缺且規模巨大,這使得它們對于大多數實驗室、醫院和企業來說不切實際。根據新研究提出的理論,準粒子可在傳播距離很短的情況下產生令人難以置信的明亮光,這可能會引發全球實驗室廣泛的科技進步。