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德國科學家的新型X射線激光器-

德國科學家的新型X射線激光器-

據美國物理學家組織網11月25日(北京時間)報道,德國科學家在11月24日出版的《自然》雜志上報告稱,他們成功讓光子形成“玻色—愛因斯坦凝聚”,創造出一種全新的光源。新方法可讓科學家設計出新型紫外或X射線激光器,從而制備出功能更強的計算機芯片。

玻色—愛因斯坦凝聚是物質的一種奇特狀態,處于這種狀態的大量原子行為會像單個粒子一樣。此前,玻色—愛因斯坦凝聚已在幾個物理體系中被觀測到,但科學家認為它不可能出現在光子中。這是因為當光子被冷卻到某一點上,它將不再輻射出可見光范圍內的光,而僅僅發射出不可見的紅外線光子,同時其輻射密度會下降,溫度越低,光子的數量越少,科學家很難得到玻色—愛因斯坦凝聚出現所需要的冷卻光子的數量。

波恩大學的科學家讓一束光線在兩面高度反光的鏡子間來回跳躍,并在兩個反射鏡面之間放置冷卻的色素分子溶液。光子會周期性地同這些色素分子發生碰撞,在碰撞中,分子先“吞下”光子接著又“吐出”它們。參與研究的科學家馬丁·威茨解釋說,在這個過程中,光子表現出溶液的溫度,并且整個過程沒有光子損失。接著,研究人員通過激光激活色素溶液,增加了兩面鏡子之間光子的數量。這使科學家能夠將冷卻的光子緊密地聚集在一起,使它們形成一個“超級光子”。

這種光子玻色—愛因斯坦凝聚是一種全新的光源,其有些特征同激光相似。但與激光相比,它們也有自身的優勢。簡·卡拉斯表示,目前還沒有能夠發射出極短波長光(比如在紫外線或X射線范圍內)的激光器,而使用光子玻色—愛因斯坦凝聚應該可以做到。

芯片產業或許也會因此受益。芯片制造商一般使用激光將邏輯電路制成半導體材料,所得半導體結構的精準度由激光波長和其他因素限定,長波激光不如短波激光適合精準性要求高的工作。而X射線的波長比可見光更短,從原理上來講,X射線激光器應該允許制造商在同樣的硅材料表面應用更復雜的電路,這將使他們制備出新一代高性能的芯片并最終研制出功能更強大的計算機。這個過程也可應用于光譜學或光伏電池等領域。

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