長期以來，建造原子核伽馬激光器一直是個難題。據(jù)美國物理學家組織網5月2日報道，莫斯科大學核物理專家最近提出了一種新方案，并從理論上證明，釷原子核受激產生的伽馬輻射也能發(fā)出相干“可見”光。相關研究發(fā)表在最近出版的《物理評論快報》上。

　　盡管原子核伽馬射線激光也是以受激輻射為基礎，但操作起來卻和普通激光大不相同。在通常物質中，處于低能級的原子數(shù)大于處于高能級的粒子數(shù)，為了得到激光，必須使高能級上的粒子數(shù)目大于低能級上的原子數(shù)目，這種情況稱為粒子數(shù)反轉。在普通激光中，粒子數(shù)反轉是讓高能態(tài)電子比低能態(tài)電子多。普通激光的光子由原子或離子發(fā)出，而伽馬射線激光的光子是由原子核發(fā)出，也稱為原子核光。

　　原子核光的產生至少要克服兩個基本難題：一是積累一定量的同質異能原子核(能長時間保持激發(fā)態(tài)的原子核)，二是縮小伽馬射線發(fā)射界限。莫斯科大學核物理學院的尤金?塔卡利亞解釋說，他們利用釷元素的獨特原子核結構，滿足了這些要求，與外部激光的光子直接反應的是釷原子核，而不是它的電子。

　　研究小組使用了一種鋰?鈣?鋁?氟(LiCaAlF6)混合物，并用釷替代了其中一些鈣。當足夠數(shù)量的同質異能釷原子核被外部激光激發(fā)后，原子核跟周圍的電磁場發(fā)生反應，產生了粒子數(shù)反轉，使整個系統(tǒng)中激發(fā)態(tài)的原子核多于非激發(fā)態(tài)原子核。然后，原子核能夠發(fā)射或吸收光子而不會反沖，能發(fā)光而不會損失能量。

　　塔卡利亞表示，該研究中的原子核伽馬射線激光只能發(fā)射“可見的”真空紫外光或稱視覺范圍的伽馬射線。其應用之一是，可作為原子核頻率的度量標準，即“原子核鐘”。此外，該設備還可用以測試許多自然界的基本屬性，如衰變指數(shù)定律和精細結構常數(shù)的變化效應等。