想像一下在實驗室裡重現中子星的條件。雷射技術的最新進展正在使這一夢想成為現實,為探索以前僅限於天體物理環境中的極端物理現象打開了大門。
在美國,在國家科學基金會和空軍科學研究辦公室的支持下,研究人員正在使用多拍瓦雷射器在稠密等離子體中產生超強磁場。模擬顯示,可以實現超過 4 吉高斯的磁場,接近中子星磁層中的強度。
這些強烈的磁場促進了高能伽馬射線束的產生,並且令人驚訝的是,可以直接從光中產生電子-正電子對。這一突破使得研究相對論磁重聯和輻射主導的電子動力學成為可能,為新的診斷工具、緊湊型粒子源和改進的宇宙現象模型提供了潛在的應用。
產生伽馬射線束的能力也為通過布萊特-惠勒過程從光中創造物質鋪平了道路。模擬預測,雷射產生的伽馬射線束碰撞可以產生數百萬個電子-正電子對,這比之前的實驗有了顯著飛躍。
此外,科學家們發現,單束雷射可以將等離子體自組織成光子-光子對撞機,在正向和反向方向發射伽馬射線。這種創新方法簡化了從光中創造物質的過程,使其在實驗上更可行,並可能導致用於材料表徵和反物質研究的緊湊型、基於雷射的正電子源。