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世界最強激光器或落戶英國(guó)

發布時間:2011-11-18 作者(zhě): 來(lái)源: 瀏覽:281403

“第四(sì)空間”是否存在?

      科學家認為,這種極強的激光會將使他們通過分開真空中的虛粒子對,揭示這些(xiē)粒(lì)子對的存在,甚至可以證明是否存在“額外維(wéi)度”(四維(wéi)空間是(shì)一(yī)個時空的概念,是指在空間架構上比我們熟悉的普通三維空間的長、寬、高三個維度(dù)又多了一條時間軸)。

      從目前(qián)的觀測看來,我們(men)生活在(zài)一個均勻的,各向同性的三維空間加上一維時(shí)間,即四維時空中。尚沒有證據證明三維空間外的“額外維度(dù)”的存在。然而,自上個世紀初以來(lái)就有理論物理學家提出“額外維度”存在的可(kě)能性。這些額外維度不像我們周圍三維空間那樣延(yán)伸(shēn),而是緊縮到小得看不見。

      超強(qiáng)激光構(gòu)造計劃(ELI)的項目科研(yán)領(lǐng)導,同時也是(shì)中心激光裝置在牛津郡迪德科特的拉瑟福德?阿普爾頓實驗室的負(fù)責人,約翰?柯黑(hēi)爾說:“這種激光比目前世界上最強的激(jī)光還要強200倍。借助這種強度的激光,我們開始對之前從未涉及的物(wù)理學領域(yù)展開了探索。”

      超強激光構造計劃(huá)(ELI)超高場激光器預計(jì)在十(shí)年內建成,耗資約10億英鎊(約和16億美元)。雖然該裝置安(ān)放(fàng)的位置要到明年才能確定,但包括英國在內的一些歐洲國家都在力(lì)爭做東道主。

      歐盟委員會於(yú)今年早些時候(hòu)已經批準了建造另外三個激光(guāng)發射器的計劃。這將成(chéng)為ELI計(jì)劃的一部(bù)分,也將成(chéng)為超(chāo)高場激光器的(de)原型。建(jiàn)立在捷克、匈牙利和羅馬尼亞(yà)的激光發射器,每台造價約2億英鎊,預計將在2015年正式啟用。超高場激光將由10束激光組成(chéng),每束的強度(dù)都是原型激光的兩倍。因此它能(néng)在(zài)不到(dào)百萬兆分之一秒內,產生200拍瓦(1拍瓦=1千萬億(yì)瓦特)的能(néng)量,該能量(liàng)比世界電力總(zǒng)和的10萬倍還多。

      產生巨大能量的每條激光束被儲存在(zài)一起,便形成了幾英尺寬的大型激光束(shù)。然後再將大型激光(guāng)束(shù)集中對準一個小點,與陽光透過放大鏡(jìng)的原理(lǐ)相似。該焦點上的極(jí)強激光,創造出了就連在太陽(yáng)中心都不能達到的極端條(tiáo)件。能夠分開真(zhēn)空中神秘的物質和反物質粒子,從而使科學家能夠探(tàn)測到這些粒子產生的微小電荷。這些“幽靈粒子對”,通常來講,在出現後相互抵消對(duì)方。但是科學家們認為,通過激光將它們分開(kāi),便能夠探測(cè)到它(tā)們。

真空是否真的“空”?

      通過發現所(suǒ)謂的暗物質(黑體),有助於解釋為什麽宇宙中含有的物質比(bǐ)我們探測到的物質要多得多的這一神秘現象。在宇宙學中,暗物(wù)質是指那些(xiē)不發射任何光及電磁輻射(shè)的物質。人們目前隻能通過引力產生的(de)效應得知宇宙中有大量暗物質的存在。暗物質存在的最早(zǎo)證(zhèng)據來源於(yú)對球狀星係(xì)旋(xuán)轉速度的觀測。現代(dài)天文(wén)學通過引力(lì)透鏡、宇宙中大尺度結構形成、微(wēi)波背景輻射等研究表明(míng):我們目前所認知的部分大概隻占宇宙(zhòu)的4%,暗物質占了宇宙的23%,還有73%是一種導致宇宙加速膨脹的暗能(néng)量。

      德國物理學會會長,激光實驗室歐洲網絡主席,沃爾夫岡?山德納說,“我們都知道真空是一種不存在任何(hé)物質的空間狀態,但似乎即使在絕對的真空中都充滿(mǎn)粒子,隻不過這(zhè)些粒子在我們的(de)宇宙中存在的時間極其短暫。”“極強的激光能夠把這些粒子分離,延長(zhǎng)它們的存在時間。我們還要克服許多挑戰才能達到(dào)這一目標(biāo),但主要是通(tōng)過增強(qiáng)我們現有的技術,獲得所需要的功率。”

      科技設備委員會已經(jīng)將超強激光構造計劃(ELI)列為關注重點。該委員會為英國參與的重要科學設施的建設進行(háng)投資,其(qí)中包括日內瓦歐洲核(hé)子研(yán)究委員會的“大型強子對撞器”項目。

      先進激光技術(shù)中心和牛津郡迪德科特拉瑟福(fú)德?阿普爾頓實驗室的科學家(jiā)們已經發展了這項技術,該技(jì)術為強(qiáng)激光的產生提供了必要條件。英國是超高場激光器的(de)所在地的競選國之一,但也麵臨著來(lái)自俄羅斯,法國,匈牙(yá)利,羅馬尼亞和捷克共和國的競爭。

      科學家(jiā)們表示,除了為物理學領域提供了(le)新的視角,超強激光(guāng)構造計劃(ELI)激光器還將應用到醫學診(zhěn)斷和癌症的(de)治(zhì)療(liáo)方麵。普(pǔ)利茅斯大學理論物理學副教授,托馬斯?海(hǎi)因(yīn)茨博士說道:“超強激光構造計劃(ELI)將把(bǎ)我們(men)引向物理學的一個未知領域,沿途(tú)中我們可能(néng)會發現一(yī)些額外的驚喜。”

現有最強激光(guāng)器在哪?

      早在幾年前,美國便開始研發世界上最強激光器。據《每日郵報》2009年3月31日(rì)報道,美國科學家們當天表示,世界上最強的激光器正秣(mò)馬厲兵嚴陣以待。它能模擬生產出太陽熾熱核心中(zhōng)的能(néng)量。位於加利福尼亞的(de)“國家點(diǎn)火裝置”(NIF)有足球場般大小,造價24億。科學家們希望該激光器最終能(néng)夠模(mó)擬太陽中心的高溫和壓力。它由192束極強激光組成,所產生的能量超過位居第二的羅切斯特大學的極強激光(guāng)器產生能量的(de)60倍之多。

      實驗時,所有(yǒu)激光束都將聚焦在一個小(xiǎo)氫球(qiú)上,用以引發核聚(jù)變反應。足夠的熱度和壓力能夠將(jiāng)小(xiǎo)圓柱形“目標(biāo)”中的氫原子(zǐ)融合,這樣就能釋放(fàng)出比激光束(shù)本身能產生的更多的能(néng)量。在氫(qīng)彈爆炸或者是在太(tài)陽中心時,會出(chū)現這樣的反應(yīng)。科學家們認為有朝一日,能(néng)夠通過融(róng)合原子,而不是分裂它們,得(dé)到一種安全、潔淨的能量。“國家點火裝置”項目總(zǒng)監,愛德華?摩西對於該激光器的成功(gōng)研製充滿信心。

      “激光就在那裏,目標也(yě)在那裏,我們已經驗證了(le)光學原(yuán)理。但現(xiàn)在要檢驗發射過程。我們已經將這些結(jié)合在一起,並用激光束射擊了目標。如此(cǐ)大(dà)規模的(de)實驗還前所未(wèi)有。我們想展現融(róng)合能量原理的科學(xué)依據。”愛德華?摩西說,“國家點火裝(zhuāng)置”激光器(qì)將被(bèi)廣泛地用(yòng)於(yú)天體(tǐ)物理學的實驗當中,首要目的就(jiù)是幫助政府的物理學家,確保美國的核(hé)武器的持續可靠(kào)。該強力激光器的(de)計劃是在20世紀90年代首次初提出的,當時計(jì)劃耗(hào)資(zī)4.8億英鎊(約(yuē)合7.7億(yì)美元)。它於1997年正式開始建造。”

      現在英國(guó)擬建造的最強激(jī)光器相比較之前美國的激光器,應用將更為廣泛,研究領域也更為複雜。最終,這台可(kě)以撕裂真空的激光器會“花落誰家”,還將拭目以待。

 


 

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