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粒子与相互作用

粒子与相互作用

闪光物理学:反中微子异常不是无菌中微子,激光增强质子,硅III是半导体

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四个大亚湾反中微子探测器的照片
丢失的粒子:大亚湾的四个中微子探测器。 (礼貌:IHEP)

抗中微子异常是计算错误,不是无菌中微子

反中微子产生方式的计算错误可能是核反应堆中产生的反中微子数量的测量结果与理论预测之间不匹配的原因。这是一个国际物理学家团队的结论。 大亚湾中微子实验 在中国的核电工厂。商用反应堆中的核裂变会产生大量的反中微子,然后可以通过大亚湾实验和位于世界各地反应堆附近的其他探测器进行探测。自2011年以来,物理学家已经注意到 检测到的抗中微子较少 这些实验比理论预测的要好。一些人推测,在从反应堆堆芯到探测器的短途旅行中,缺失的颗粒已经变成了无菌中微子。无菌中微子是假想的粒子,可以解释一些普遍存在于宇宙中的神秘暗物质-因此,物理学家非常关注无菌中微子的任何证据。大亚湾研究小组研究了反应堆堆芯中两个主要裂变同位素铀235和and 239的反中微子通量。研究人员能够证明测得的the 239的通量与理论预测相符-这表明来自该同位素的抗中微子不会转变为无菌中微子。结果,他们得出结论,当前理论错误地预测了铀235裂变会产生约8%的抗中微子过量。在预印本上写 arXiv 服务器指出,他们的结论可以通过未来的实验来验证,该实验基于高浓缩铀燃料反应堆。

通过结合激光脉冲来增强质子束

通过使用低于预期能量的长时间激光猝发产生质子束。质子束系统由于其在癌症治疗中的应用而受到越来越多的关注。产生带电粒子束的一种方法是激光等离子体加速。这是在超薄金属箔上发射强激光时产生的等离子体,其中电子与离子分离。产生的巨大电场可以将质子,离子和电子加速为高能。通常,这是通过突发一秒皮秒高对比度激光来完成的。而 偏振光重复脉冲 在提高质子束质量方面显示出了希望,但对于使用更长的光脉冲,人们知之甚少,因为这种强功率的激光只能在短时间内产生。现在, 大阪大学 用过世界之一’最强大的激光器,即快速点火实验激光器(LFEX),用于研究更长的脉冲串。“通过仔细地定时发射四束光,我们有可能有效地依次发射每一束光,以产生更长的脉冲,否则它们将具有与单个脉冲相同的尖锐特征,” says group leader 安泽宏志 。这种配置意味着激光的强度可能比以前认为的产生高能质子所必需的强度低100倍。“使用多个脉冲产生更长的脉冲会显着加热电子等离子体,这很可能导致带电粒子在较低的激光强度下获得较高的能量,”团队成员Akifumi Yogo解释说。该发现在 科学报告可能导致更高效的质子束,并为医疗应用提供更高的精度。有关质子治疗癌症的更多信息,请参见免费 物理世界Discovery 电子书 质子束疗法.

硅III是半导体,而不是金属

Illustration of electrons in silicon-III

硅通常采用类金刚石晶体结构,但在适当条件下,它可以采用其他几种结构,包括硅-III,它具有在一个晶胞中具有16个原子的立方结构。先前的研究表明,III族硅是导电性差的金属,没有电子带隙。但是现在,美国和法国的物理学家 蒂姆·斯特罗贝尔 华盛顿特区卡内基科学研究所的科学家制作并研究了纯硅III样品,结果表明该材料实际上是带隙很窄的半导体。他们通过对普通硅施加极大压力来制作样品,并使用X射线衍射,拉曼光谱和核磁共振光谱证实它们是纯硅III。然后,他们对样品进行了一系列实验,研究了材料的光学,电学和热学性质。这些测量结果一起显示,硅III的带隙约为30meV,比常规硅的1.1eV的带隙小得多。与常规硅不同,硅III具有直接带隙。这意味着材料中的电子跃迁可能涉及光子的直接发射。 30meV的带隙能量对应于一个红外光子,因此,硅III在可能以该能量工作的未来等离激元器件中可能特别有用。这项工作在 体检信.

 

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