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第5章 科幻作品中的科学

科幻小说中有一种很流行的武器,叫做“伽玛射线激光器”。有没有人建造过这种激光器呢?科学理论能否证明这一假想?它可能有哪些作用?

单从技术而言,伽玛射线激光器是完全有可能的。可发散微波、红外光、可见光、紫外光,甚至x射线幅段激光的激光器早已存在。制造伽玛射线的秘诀在于找到合适的发光物质。这种发光物质可以为气体、液体或固体。当吸收能量时,它可以很快被激发。当恢复常态后,能量便以光子或其他粒子的方式释放出来。

在其他类型的激光器中,用以发光的物质里的原子中的电子被激发到较高能级。电子激发态与基态间的能量差大小,可以决定光子释放的究竟是低能量微波,还是高能的X光。

伽玛射线的能量过高,这种电子从高层往低跳的方式已不足以制造出伽玛射线。然而,如果原子核从高能转化为低能态,便可被制出伽马射线。在激光中,光子的发射很有组织性,但如果想使发射伽玛射线的光子有规律地移动,则需许多原子核一道共同转变能量状态。较之使电子一同转变状态,难度要大得多。

包括铪在内的一些元素,核激发态比较长,似乎有可能成为伽玛射线激光器的长期发光物质。美国国防部对此非常感兴趣,因为伽玛射线激光器将是一种非常强大的武器。

这种激光器也可以在许多非国防领域应用。比如,它可用于探测原子与分子的结构和作用,使人们得到一些前所未有的认识。它也可用于治疗癌症肿瘤,还可用于激化核聚变以使用核能。