世界上最強激光——為人們帶來更多便利

草根影響力新視野 編譯鍾藝

World’s Brightest Laser Could Pave Way for Lower-Radiation X-Rays

XRA

圖片來源：University of Nebraska-Lincoln

目前，世界上最強的激光器可以產生比太陽光亮度高10億倍的光脈衝，將可見光轉換成X光。這項新技術將幫助人們更好的了解事物真相，為多個領域的發展做出重要貢獻。

6月26日在Nature Photonics雜誌上發表的文章中，由物理學家唐納德·烏姆斯塔特（Donald Umstadter）領導的內布拉斯加林肯大學的研究團隊描述了他們最新研究成果——Diocles激光器。研究人員表示，由該激光器產生的X射線可能比目前的計算機斷層掃描（CT）機器的危害小得多，並且能為人們提供更高解析度的圖像。

「通常，當我們用普通燈光照亮房間時，房間里的一切看起來並沒有什麼特殊。但是，如果用超強激光（激光亮度提高到一個更高的水平時）來照射房間，，人們看到的物體就不再是原來的樣子，這是因為激光的散射過程發生了改變，從而導致你會看到「新的景象」。」研究人員介紹道。散射是一種過程，是指粒子擊中其他粒子後偏離軌道。當激光亮度不大時，單個電子會散射出單個光子。然而，對於Diocles激光器而言，激光的光強度會達到新的最高值，每個電子會散射出大量光子。

由電子散射出的光子具有高能量，所以Diocles激光器發射出的激光可以變成含有超高能量的X射線。然而，即使具有一般X射線特性，但Diocles激光器發射出來的X射線與常規X射線相比具有其特殊性。普通的X射線是通過完全不同的機理產生的，它更像一個發出白光的燈泡，在其光束中含有所有的顏色，這也就意味著光線的連貫性就會受到影響。而激光通常只有一種顏色，它是一個非常窄的光束，光線連貫性會更好。所以，Diocles激光器的X射線比普通的X射線的穿透性更強，由它得出的圖像解析度要高得多。

基於Diocles激光器技術的成像系統將能夠看到比傳統X射線機更小的細節。例如，在醫療應用中，這能幫助醫生在早期階段就檢測到組織（如癌症腫瘤）的變化。同時，研究人員還表示，使用Diocles激光器的X射線可以將輻射量降低10倍，這將降低被檢查者發生癌症的風險。

Diocles激光器不僅能用於醫療成像，還能為材料研究、生物大分子研究，三維度量學提供更為廉價的光源，解決現有同步輻射光源數量少、排期難、費用高的問題。Diocles激光器產生的X射線還可以穿透極厚的鋼板，因此這項技術有望對海關檢驗毒品武器走私等給予極大的幫助。