中國儲能網(wǎng)訊：物理學(xué)家們可以用粒子加速器撞出普通的和罕見的粒子，它們是構(gòu)成物質(zhì)的最小組分，肉眼根本看不見，因此要確定碰撞產(chǎn)生了哪些粒子并不容易。但現(xiàn)在，借助瑞典和比利時(shí)的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的一種可讓光彎曲的新材料，區(qū)分這些粒子變得簡單了許多。
要識別碰撞產(chǎn)生的粒子，研究人員需要探測光錐，也被稱為切倫科夫輻射，當(dāng)一個(gè)粒子在透明材料中移動的速度超過光速時(shí)，就會產(chǎn)生這種光學(xué)現(xiàn)象。雖然在真空中，光的傳播速度最快，但在介質(zhì)中，粒子卻有可能跑在光的前面。切倫科夫光錐的角度，即其明銳度，可幫助粒子物理學(xué)家測量粒子的速度，從而確定粒子的種類。
但問題是，光錐的角度有限——所有具有高動量（質(zhì)量×速度）的粒子，其產(chǎn)生的光錐的角度都是相同的。據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)10月16日報(bào)道，為此，查爾姆斯理工大學(xué)的菲利普·塔辛和布魯塞爾自由大學(xué)的同行一起設(shè)計(jì)了一種材料，可以控制切倫科夫光錐，讓高動量粒子的光錐角度各不相同，從而能夠有效地分離這些粒子并確認(rèn)它們的“身份”。這項(xiàng)成果發(fā)表在本周出版的《物理評論快報(bào)》雜志上。
用來設(shè)計(jì)新材料的方法被稱為變換光學(xué)，這是一個(gè)相當(dāng)新的研究領(lǐng)域。由于材料折射率的變化會影響光的傳播路徑，科學(xué)家們可以通過仔細(xì)計(jì)算來控制材料的屬性，使光線經(jīng)過材料時(shí)發(fā)生彎曲，從而與以往有不一樣的表現(xiàn)。在塔辛團(tuán)隊(duì)開發(fā)的新材料中，切倫科夫輻射被朝著兩個(gè)不同的方向拉伸，光錐也因此具有了不同的角度。
這項(xiàng)研究也展示了變換光學(xué)的更多應(yīng)用潛力。塔辛說：“到目前為止，變換光學(xué)主要涉及改變光線通過材料的路徑。現(xiàn)在我們證明了，影響光的產(chǎn)生也是可能的。我們已經(jīng)解決了高動量粒子的切倫科夫光錐問題，這就是一個(gè)例證?！?
變換光學(xué)也可用來設(shè)計(jì)能夠非常有效的聚光或者吸收光的材料，這將推動太陽能技術(shù)的發(fā)展；還可設(shè)計(jì)其他材料，用于模擬宇宙現(xiàn)象的研究，比如黑洞。
