馴服宇宙最強大的光，γ 射線雷射技術離成真更進一步
by Emma stein我們似乎更接近新一代強大雷射技術的問世目標了。加州大學河濱分校團隊最新理論計算表明，產生伽瑪射線的大前提「正子電子偶」可以在液態氦中維持穩定狀態，進而簡化製造伽瑪射線雷射儀器的步驟，這種強大設備能用於太空探測器推進、先進醫學成像和癌症治療等領域。
伽瑪射線是原子衰變裂解時產生的射線之一，是宇宙最高能的輻射，穿透力極強，利用這些高能光子可以開發下一代新興技術，比如太空船推進系統、醫學成像等。
而人為產生伽瑪射線需要操縱正子電子偶（positronium）──一種由電子和正電子組成的短壽「原子」（物質和反物質組成的亞穩定束縛態）。為了產生伽瑪射線束，正子電子偶需處於玻色–愛因斯坦凝態（Bose–Einstein condensate，BEC），全部原子都聚集到能量最低的量子態，彼此相互作用而產生伽瑪射線光子。
然而玻色–愛因斯坦凝態這種物質狀態，需要利用雷射冷卻技術將物質降溫至接近絕對零度才會出現，可以說未來幾年內相關技術都還不太穩定；就算技術成形，設備也會占據相當龐大的空間。
不過加州大學河濱分校天文物理學家 Allen Mills 團隊的最新計算表明，充滿百萬個正子電子偶的空心氣泡可以在液態氦中維持穩定，其密度為空氣 6 倍，且以玻色–愛因斯坦凝態狀態存在，可能因此簡化新一代伽瑪射線雷射（Gamma-ray laser）設備。
氦是宇宙中含量第二高的元素，一般情況下為無色、無臭、無味的惰性單原子氣體，但在極低溫度下會轉變為液態形式，且會排斥正子電子偶而在內部形成氣泡，這些氣泡可作為玻色–愛因斯坦凝態的來源。
該團隊近期實驗觀察到正電子穿過石墨烯片的隧穿效應，這對包括氦在內的所有普通物質來說，原本是不可能的現象；在液態氦的微小氣泡內，保持穩定的正子電子偶是產生 γ 射線雷射的前提條件，如今理論已出現，接下來就要開始驗證了。
新論文發表在《物理評論 A》（Physical Review A）期刊。
- Bubbles of positronium in liquid helium could make a gamma-ray laser possible
- Gamma-ray laser moves a step closer to reality
- Breakthrough in creation of gamma ray lasers that use antimatter
（首圖來源：Inductiveload [Public domain], via Wikimedia Commons）
