加速器变神奇光源
在无可奈何之后,科学家们忽然意识到:我们是否可以利用它呢?经过探索,他们发现:同步辐射光竟然可以作为比激光还好的新型神奇光源。
自然界的光振动方向很杂乱,而同步辐射光光子的振动方向并不是各个方向都有,只是在粒子旋转的平面内振动,因此,它是100%的偏振光(偏振光光子振动方向比较确定,例如在一条线或一个平面内振动,不像普通光的光子那样振动方向很随机)。偏振光一个很重要的性质就是照射到物体上不会引起反光。若用这种光作为显微镜的光源,在观察玻璃覆盖的样品时,就不会出现因玻璃反光而影响观察效果的情况。
另外同步辐射光非常亮,而且光束集中,发射出去就像一条细细的线,射出20千米远,光斑还只有普通杯子口那么大。这有点像激光,但它与激光有本质的不同,首先它与激光产生的原理不同。其次激光的颜色单一,或者是红色,或者是绿色…而同步辐射光往往是白色,白色就意味着各种颜色的光都有。而且我们可以把这束白“激光”分成各种颜色的光,只需要让这条白光依次扫过各种颜色的单色仪,从单色仪透出的光就可以作为纯净的激光来使用了。
这样,有了同步辐射光,就意味着拥有了各种颜色的激光。对于激光的应用,我们很清楚:激光很亮、光束集中、颜色单一,因此它可以聚中在很小的点上,以15瓦灯泡的能量就可以击穿2厘米厚的钢板。现在激光裁剪、激光切割、激光焊接、激光测距、激光手术、激光炸弹、激光雷达、激光枪…几乎无处不见激光的影子,显然这些领域也是同步辐射光的用武之地。
同步辐射光还有一个诱人的性质,就是这种光的辐射是间断性的,是一种光脉冲,只是时间间隔非常短,只有10~10秒。这种间隔不会影响光的其他性质,但却会给它带来一个优越性,就是许多化学反应、生物反应只需要光持续照射很短的时间,例如10秒,光照时间长了,反应就会生成别的产物,因此若用普通激光照射,光照时间需要严格控制。而同步辐射光正好是间隔很短的光脉冲,成为这些反应的非常理想的光源。
科学家对它满意的另一点,就是我们可以很简单地控制它的亮度和成分等,只需要调整带电粒子的旋转速度就可以了。例如,我们需要同步辐射光含有红外光多一些时,由于红外光波长较长,频率较低,能量也较低,只需要让带电粒子旋转速度减慢就可以了;反之,若需要X光,只需要让带电粒子的旋转速度加快就可以了。
现在,同步辐射光的作用如此之大,许多用于加速粒子的回旋加速器竟然专门从事生产同步辐射光,来满足各个领域的需要。这真有点戏剧性,科学家曾经头痛的废能量角色一变,竟然变成了一种具有神奇能力的光源。