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利用強(qiáng)激光產(chǎn)生的“光學(xué)火箭” 物理學(xué)教授Donald Umstadter領(lǐng)導(dǎo)了這一用于證實(shí)先前理論的研究實(shí)驗(yàn)，他說(shuō)新的應(yīng)用可能被恰當(dāng)?shù)胤Q為“光學(xué)火箭”，因?yàn)楣庠趯?shí)驗(yàn)中施加了巨大的力。這些電子所受到的力幾乎是宇航員發(fā)射到太空所感受到的力的萬(wàn)億倍。  在內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校的超強(qiáng)光實(shí)驗(yàn)室的一臺(tái)激光器，最近研究團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室使用使電子加速到接近光速。圖片來(lái)源：內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校。 “這種新的和獨(dú)特的強(qiáng)光應(yīng)用可以提高緊湊型電子加速器的性能，”他說(shuō)�！暗�，我們結(jié)果的新穎和更普遍的科學(xué)方面是，光力的應(yīng)用導(dǎo)致物質(zhì)的直接加速�！� Umstadter說(shuō)，光學(xué)火箭將是光的力量如何被用作工具的最新例子。 正常強(qiáng)度光在反射、散射或吸收時(shí)只施加了微小的力。這種力量的一個(gè)應(yīng)用是一種可以用來(lái)推動(dòng)航天器的“光帆”。然而，由于在這種情況下光力非常小，因此航天器需要連續(xù)多年施加光力才能達(dá)到高速。  上圖為內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校研究人員Grigory Golovin。 當(dāng)光具有強(qiáng)度梯度時(shí)，會(huì)產(chǎn)生另一種力。這種光力的一個(gè)應(yīng)用比如用作“光學(xué)鑷子”，用來(lái)操縱顯微鏡下的物質(zhì)，此時(shí)所用的力又非常小。 在Nebraska實(shí)驗(yàn)中，激光脈沖聚焦在等離子體中。當(dāng)?shù)入x子體中的電子通過(guò)其梯度力從光脈沖的路徑中排出時(shí)，等離子體波在脈沖的尾流中被驅(qū)動(dòng)，并且允許電子捕獲尾場(chǎng)波，這進(jìn)一步加速電子到超相對(duì)論能量。這種強(qiáng)光為更好的控制尾場(chǎng)加速的初始階段，用于提高新一代緊湊型電子加速器的性能等新應(yīng)用提供了手段，由于傳統(tǒng)加速器的巨大體積，這將為一系列以前不能實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用鋪平道路。  上圖思為內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校的實(shí)驗(yàn)的概念圖，白色的圓球代表兩個(gè)激光脈沖，在它們的尾流中是等離子體波。在激光脈沖交叉之后，波束相互干擾，電子將尾場(chǎng)波帶入更高的能量。圖片來(lái)源：內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校。 這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)研究是由內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校的學(xué)生和科學(xué)家們共同進(jìn)行的，高級(jí)研究助理格里戈羅文（Grigoroy Golovin）是這篇論文報(bào)道的主要作者。并且該研究項(xiàng)目的資助由美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)提供。 該實(shí)驗(yàn)是基于中國(guó)上海交通大學(xué)的科學(xué)家的數(shù)值模擬進(jìn)行的進(jìn)一步研究。Umstadter在理論上預(yù)言了二十年前的基本機(jī)制。研究結(jié)果發(fā)表在九月的《物理評(píng)論快報(bào)Physical Review Letters》雜志上。 來(lái)源：https://phys.org/news/2018-09-optical-rocket-intense-laser.html（實(shí)驗(yàn)幫譯） |
