激光钳通过重建中子星条件产生反物质

宇宙学中一些最大的谜团与反物质有关，而且很难研究，因为它很少见，而且很难在实验室中生产。现在，一组物理学家概述了一种相对简单的制造反物质的新方法，通过相互发射两束激光来重现中子星附近的条件，将光转化为物质和反物质。

原则上，反物质听起来很简单——它就像普通物质，只是它的粒子带有相反的电荷。不过，这种基本差异有一些重大意义：如果物质和反物质相遇，它们将在能量爆发中相互湮灭。事实上，那应该在数十亿年前就毁灭了宇宙，但显然那没有发生。那么物质是如何占据主导地位的呢?是什么让天平对它有利?或者，所有的反物质都去哪儿了?

不幸的是，反物质的稀缺性和不稳定性使得研究很难回答这些问题。它是在极端条件下自然产生的，例如雷击，或靠近黑洞和中子星，并在​​大型强子对撞机等大型设施中人工产生。

但是现在，研究人员设计了一种新方法，可以在较小的实验室中生产反物质。虽然该团队尚未构建该设备，但模拟表明该原理是可行的。

新设备包括向塑料块发射两束强大的激光，一个从两侧以钳形运动的方式发射。这个块将被微小的通道纵横交错，只有几微米宽。当每束激光击中目标时，它会加速材料中的电子云并将它们发射出去——直到它们与从另一台激光相反的电子云发生碰撞。

这种碰撞会产生大量伽马射线，而且由于通道极其狭窄，光子也更有可能相互碰撞。这反过来会产生物质和反物质的淋浴，特别是电子和它们的反物质等价物，正电子。最后，系统周围的磁场将正电子聚焦成反物质束，并将其加速到极高的能量。

“这种过程很可能发生在脉冲星的磁层中，例如快速旋转的中子星，”该研究的作者阿列克谢·阿雷菲耶夫说。“有了我们的新概念，这种现象可以在实验室中模拟，至少在某种程度上，这将使我们能够更好地理解它们。”

该团队表示，这项新技术非常有效，产生的正电子比单个激光器多 100,000 倍，而且输入激光器一开始不需要那么强大。由此产生的反物质束可以在仅 50 微米的空间内达到 1 千兆电子伏 (GeV) 的能量，这通常需要大型粒子加速器。

目前这个概念仍然是推测性的，但该团队表示，将其付诸实践的技术已经存在于某些设施中。这样做可以为黑洞和中子星周围的极端条件提供新的见解，并有可能帮助我们解开反物质的宇宙难题。

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