作爲高(gao)能對撞(zhuàng)機“副産(chan)品”的同(tong)步輻射(she)光源，現(xian)在已經(jing)是人類(lèi)對“光”最(zui)前沿的(de)應用。不(bú)過正如(rú)文中所(suǒ)說，巨大(dà)的體積(ji)和昂貴(gui)的價格(gé)，成爲其(qi)大規模(mó)使用的(de)巨大障(zhàng)礙——歐洲(zhou)同步輻(fu)射光源(yuan)的儲存(cun)環周長(zhǎng)達844米，上(shàng)海光源(yuán)的投資(zi)超過12億(yi)元。如今(jīn)，不論“迷(mi)你版”X射(she)線裝置(zhì)與“巨型(xíng)版”同步(bu)輻射裝(zhuang)備相比(bǐ)，原理是(shi)否相同(tóng)、功能是(shì)否弱化(huà)，都可以(yǐ)說它代(dài)表了一(yī)個方向(xiang)——科學史(shǐ)上，很多(duo)了不起(qi)的技術(shu)都是通(tong)過微型(xíng)化道路(lu)迎來了(le)空前發(fa)展。
通過(guò)使用一(yī)個小巧(qiao)但功能(néng)強大的(de)激光器(qì)，美國内(nei)布拉斯(sī)加大學(xué)林肯分(fèn)校的科(kē)學家開(kāi)發出了(le)一種能(neng)夠放在(zai)普通房(fáng)間或卡(ka)車上的(de)小型同(tong)步輻射(shè)X射線裝(zhuang)置，有望(wàng)改變人(rén)們對這(zhe)類裝置(zhi)的印象(xiang)，拓展同(tong)步輻射(shè)X射線的(de)應用範(fàn)圍。相關(guān)論文發(fa)表在最(zui)近出版(bǎn)的《自然(rán)·光子學(xué)》雜志上(shàng)。
該技術(shu)的核心(xin)是找到(dao)讓散射(she)激光束(shu)和激光(guāng)加速的(de)電子束(shu)這兩條(tiao)細微光(guang)束發生(shēng)碰撞的(de)方法。這(zhe)就如同(tóng)讓兩顆(ke)子彈在(zài)空中相(xiang)撞一樣(yang)。而要讓(rang)這種“光(guang)子子彈(dàn)”相撞更(geng)爲困難(nan)，因爲它(tā)們速度(dù)都接近(jin)光速。領(lǐng)導這項(xiang)研究的(de)内布拉(la)斯加大(dà)學林肯(kěn)分校強(qiáng)光實驗(yan)室主任(ren)唐納德(de)·烏姆斯(si)塔特教(jiāo)授認爲(wèi)，小型化(hua)同步輻(fú)射X射線(xian)設備讓(ràng)更多的(de)科研人(rén)員和醫(yi)生獲得(de)了更強(qiáng)大的研(yán)究和診(zhen)斷工具(ju)。
同步輻(fú)射光源(yuán)是多學(xué)科前沿(yan)研究和(he)高技術(shù)開發應(ying)用的“超(chāo)級顯微(wei)鏡”，能夠(gou)幫助科(ke)學家看(kàn)到人類(lèi)無法想(xiang)象的物(wù)質細微(wei)結構。同(tóng)步輻射(shè)X射線是(shi)其中的(de)一種，與(yǔ)普通X射(shè)線相比(bǐ)，其成像(xiang)質量更(geng)高、細節(jiē)更爲豐(feng)富，在探(tan)索物質(zhi)内部結(jié)構和醫(yi)學成像(xiang)等領域(yù)均有着(zhe)重要的(de)應用價(jià)值。但因(yīn)其規模(mo)大、造價(jia)高、運行(hang)維護費(fèi)用昂貴(guì)，目前隻(zhi)有爲數(shù)不多的(de)幾個國(guo)家建有(yǒu)這樣的(de)設備，極(ji)大地限(xiàn)制了該(gāi)技術的(de)應用和(hé)普及。
在(zai)傳統的(de)同步輻(fú)射設備(bèi)中，要産(chǎn)生這樣(yàng)的射線(xian)需要将(jiang)電子加(jia)速到非(fēi)常高的(de)能量，而(er)後周期(qi)性地改(gai)變方向(xiàng)，引導其(qi)在X射線(xiàn)的波長(zhang)範圍内(nèi)釋放能(néng)量，産生(shēng)同步輻(fú)射X射線(xiàn)，因此必(bi)須用到(dào)巨大的(de)加速器(qì)。而新研(yan)究中，科(ke)學家們(men)用激光(guang)取代了(le)電子加(jiā)速器和(he)其中的(de)磁鐵，實(shi)現了同(tong)樣的目(mù)的。他們(men)首先将(jiang)激光束(shù)集中彙(hui)聚到一(yi)個氣體(tǐ)射流上(shang)，形成強(qiang)流相對(duì)論性電(diàn)子束。
而(ér)後再讓(ràng)另外一(yī)束激光(guang)與其彙(hui)聚，由此(ci)産生電(dian)子高速(sù)振動，生(sheng)成高質(zhì)量的同(tóng)步輻射(she)X射線，這(zhe)一過程(chéng)也被稱(cheng)爲康普(pu)頓散射(she)。值得注(zhù)意的是(shì)，在此過(guò)程中光(guang)子的能(neng)量被增(zeng)加了上(shang)百萬倍(bèi)，而産生(shēng)這些高(gāo)能射線(xiàn)的核心(xin)裝備還(hái)沒有一(yī)個硬币(bì)大。
