德國極遠(yuǎn)紫外激光器挑戰(zhàn)愛因斯坦

5月6日消息，據(jù)美國《連線》雜志報道，一項(xiàng)最新研究指出，超強(qiáng)激光可以激發(fā)從原子內(nèi)部發(fā)射出的電子束。這種光電效應(yīng)的擴(kuò)展，促使物理學(xué)家必須重新考慮光什么時候是波，什么時候是粒子。光電效應(yīng)是指一個光子把原子邊緣的一個電子撞掉。 　　德國柏林國家物理技術(shù)研究所(Physikalisch-Technische Bundesansalt)的馬西亞斯·里克特是發(fā)表在美國《物理評論快報》上的這項(xiàng)研究的論文作者。他說：“光電效應(yīng)是用來證明光具有粒子特征的最著名的效應(yīng)。現(xiàn)在我們說，如果你采用這些高強(qiáng)度激光器，用光波圖能更好地描述光電效應(yīng)?！?9世紀(jì)30年代以來，科學(xué)家一直用光來從原子激活(獲取)電子。科學(xué)家根據(jù)光電效應(yīng)制成了早期的攝影機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、太陽能電池、夜視鏡，并使愛因斯坦獲得諾貝爾物理學(xué)獎。
　　物理學(xué)家認(rèn)為電子的能量應(yīng)該根據(jù)光的強(qiáng)度而定，或者根據(jù)它在特定時間段內(nèi)向指定區(qū)域輸入多少能量而定。因此當(dāng)1902年一位德國物理學(xué)家證實(shí)了電子的能量是由光的顏色(或頻率)而定時，他們都感到特別吃驚。三年后愛因斯坦指出，光既是光波又是粒子，從而幫助解決了這個謎題。被稱作光子的光粒子攜帶多少能量要根據(jù)它們的頻率而定。但是愛因斯坦從沒用極其強(qiáng)烈的光做過這種實(shí)驗(yàn)。在最初的光電效應(yīng)試驗(yàn)中，一個光子被用來擊出一個電子，就像一顆臺球擊中另一顆臺球一樣。第一個被擊出的電子是位于最外層的電子，因?yàn)樵颖３炙鼈兯璧哪芰扛佟?br /> 　　在這項(xiàng)最新研究中，物理學(xué)家利用X射線激光器發(fā)射氙原子，這種激光器利用極端紫外線能量范圍的光子發(fā)射原子，它的強(qiáng)度大約是可見光的40倍。氙原子一次失去21個電子，這表明它同時被50個光子擊中。不僅如此，而且被擊出的第一批電子來自原子的內(nèi)部區(qū)域，這就如同你從第二層開始剝洋蔥一樣。俄亥俄州立大學(xué)的物理學(xué)家路易斯·迪馬爾洛在加利福尼亞州使用高能X射線激光器——直線性連續(xù)加速器光源(Linac Coherent Light Source)進(jìn)行研究，他說：“我們把一個原子放入這些強(qiáng)激光束下時，我們一般會從最外層開始分拆電子。如果他們說的是正確的，光源會從內(nèi)層開始剝掉原子的電子。我認(rèn)為這種說法很有道理?！?br /> 　　里克特認(rèn)為，進(jìn)入的光子不僅像臺球，它還像波。他說：“用單一的光子很難描述它。我們把它們看成一個相互作用，共同合作的團(tuán)體會更好理解一些?！惫饽芷茐牧藘?nèi)部電子的穩(wěn)定性，促使它們突然擺脫原子的束縛。它們的飛出為外層電子進(jìn)入提供了洞口，它們在運(yùn)行期間釋放的能量，會使更多電子擺脫原子的束縛。里克特說：“這是愛因斯坦的光電效應(yīng)的完美擴(kuò)展。這是極端環(huán)境下的光電效應(yīng)，用光波圖比用粒子圖更容易解釋它?！彪m然迪馬爾洛警告說，人們需要對這個觀點(diǎn)進(jìn)行更加嚴(yán)格的檢驗(yàn)，但是他說：“這是一個令人倍感興奮的研究結(jié)果。我認(rèn)為他們的推測有一定道理，但是這些只是有關(guān)這種基本方法的首批試驗(yàn)。要想知道它是否正確，還需要更多證據(jù)?！?/td>