世上最閃亮的伽瑪射線,比太陽射線強1萬億倍的伽瑪射線由英國斯特拉斯克萊德大學 (University of Strathclyde)研究團隊在實驗室創造出來了。此項新發明可望在醫學上開啟新領域。
物理學家發現在短波紫外線光譜區域的雷射脈衝與電離氣體激烈作用下可以激發出能穿透20公分厚鉛板的射線。要遮蔽這個射線得有厚達1.5公尺的水泥牆才能完全遮蔽。
研究人員將粒子囚禁在一個緊隨激光脈衝之後的離子腔內,再使用一種名為激光等離子體的新型加速器(laser-plasma wakefield accelerator),加速帶電粒子使其增加能量,帶電粒子在離子腔內也會和激光發生相互作用獲得能量並激烈震盪。這種劇烈的震盪,加上電子本身受到加速提高的能量傳遞給光子,使得光子的能量大量提升而激發出強烈的伽瑪射線。 領導這項實驗的雅諾辛斯基(Dino Jaroszynski)教授表示,這是一個重大的突破,讓我們可以更容易地對密度極大的物體進行掃瞄,也讓我們有能力監測核聚變的反應。為了證實這項研究成果,研究人員借用伽瑪射線和一種名為相襯攝像的新技術,拍攝只有25微米薄的線,結果得到相當清晰的影像。
這項技術有助於將吸收係數非常弱的物質進行很好的成像。由於伽瑪射線只能照出非常淡的陰影,難以用一般方法觀察到,相襯攝像是唯一能夠讓這些透明物體顯影的方法。這項技術應用在醫學的癌症治療方面也是非常有力的工具,因為沒有任何其它激光可以和如此明亮的伽瑪射線波長相比。
這種新射線可以有多項用途,如:醫學影像處理、放射性治療、 為正電子放射斷層攝影掃瞄製造放射性同位素。這些射線也能用來監控封存的核廢料是否有外洩的安全問題。除此之外,由於這種激光脈衝的週期只有千萬億分之一秒短,快到足以捕捉到原子核激發時的反應,使它也適合應用於實驗室的原子核研究中。
研究中使用的儀器尺寸比大多數傳統使用X射線形式的伽瑪射線輻射器小,造價也較便宜。
這項研究是在英國盧瑟福- 阿普爾頓實驗室(Rutherford Appleton Laboratory,隸屬於the Science and Technology Facilities Council)採用中央激光設施的雙子座激光進行。格拉斯哥大學(University of Glasgow )及里斯本的高級技術學院( Instituto Superior Tecnico)也參與共同研究。
此篇研究在《Nature Physics》期刊中發表。
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