7月25日，歐洲核子研究中心（CERN）大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（Large Hadron Collider，LHC）研究團(tuán)隊(duì)又取得了一項(xiàng)突破，他們使帶有電子的原子加速到接近光速。該實(shí)驗(yàn)的目的是檢驗(yàn)利用LHC產(chǎn)生高強(qiáng)度伽馬射線的可行性，以推動(dòng)物理學(xué)前沿研究。

或許有人對(duì)這些是否真的是人類加速到接近光速的第一批“原子”還存在疑問，這涉及一個(gè)語義學(xué)問題；大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)是世界上最大的粒子加速器，一直在進(jìn)行原子核的加速，這也是人們有時(shí)會(huì)將這臺(tái)大型儀器稱為“原子粉碎機(jī)”的原因。此前LHC還從未處理過帶有電子的原子核。CERN在聲明中解釋稱，研究人員加速了鉛原子核，每個(gè)原子核都有一個(gè)電子環(huán)繞，在相對(duì)低能量的離子束中加速了“大約一個(gè)小時(shí)”。鉛原子正常情況下具有82個(gè)電子，研究人員將其中81個(gè)電子剝離，實(shí)際上使鉛原子變成帶正電荷的離子。接著，研究人員“將LHC提高到最高功率，使離子束保持了大約兩分鐘再發(fā)射出去”。在后續(xù)測(cè)試中，研究人員用一組較小的原子使全功率離子束保持了兩個(gè)小時(shí)。

LHC物理學(xué)家米凱拉·紹曼（Michaela Schaumann）表示，加速帶有電子的原子很有挑戰(zhàn)性，因?yàn)?ldquo;真的很容易將電子意外剝離……當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，原子核就會(huì)撞到離子束所在的管壁，因?yàn)榇藭r(shí)它的電荷已經(jīng)不再與LHC的磁場(chǎng)同步。”

這項(xiàng)耗資數(shù)百萬歐元的實(shí)驗(yàn)具有自我保護(hù)措施，即光束在變得不穩(wěn)定時(shí)會(huì)被自動(dòng)棄置，以保護(hù)大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)。

不過，研究人員稱，這些復(fù)雜的原子束要比原先預(yù)計(jì)的穩(wěn)定得多。紹曼表示，這是一個(gè)不錯(cuò)的結(jié)果，可以為一系列新的實(shí)驗(yàn)提供可能。這其中，最有趣的實(shí)驗(yàn)應(yīng)該是利用這些復(fù)雜原子作為伽馬射線源，使LHC變成一個(gè)伽馬射線工廠。當(dāng)LHC將原子加速到接近光速時(shí)，用激光激發(fā)電子從高能態(tài)轉(zhuǎn)向低能態(tài)，就會(huì)釋放出光子。在LHC的加速下，這些光子將具有伽馬射線的波長和能量。相比已有的用電子束產(chǎn)生伽馬射線的手段，利用LHC產(chǎn)生的伽馬射線強(qiáng)度會(huì)更高，可以用于新型粒子物理學(xué)實(shí)驗(yàn)及暗物質(zhì)的探索。