震撼!美国造出最强"显微镜",能看穿原子核内部!咱们该怎么办?
世界最强"核眼睛"横空出世!近日,美国劳伦斯伯克利实验室宣布,他们的GRETA项目主体建设完成了,瞬间物理学界炸了锅!要知道,原子核虽然占据了原子99.9%以上的质量,但体积却小得令人发指
如果把原子比作一个足球场,那原子核就像场地中央的一粒花生米。想要"看清楚"这粒米里面有什么,难度就可想而知了
但老美愣是研发出来了!
这技术到底有多恐怖?数据直接吓人!
GRETA的技术参数,说出来都让人倒吸一口冷气。这家伙由120个高纯度锗晶体组成球形阵列
就像给原子核装了360度无死角的"监控摄像头"!更恐怖的是它的处理能力:每秒可以处理超过50万次伽马射线信号
什么概念呢?就是过去需要几年才能完成的实验,现在可能只需要几天就可以搞定了。灵敏度比上一代设备提升了10到100倍!
另外,这些锗晶体必须保持在零下193摄氏度的极低温度下工作。整个装置重达数十吨,还需要在不同实验站之间灵活的移动
所以说,它的技术难度最少也要5颗星!工作方面,简单说,就是用粒子炮狠狠地"撞击"原子核
被激发的原子核会释放出伽马射线——这就是原子核的"声音"。而GRETA能精确捕捉这些"声音",然后用超级计算机重建出原子核内部的三维立体图像
根据伯克利实验室的官方消息,预计GRETA将运往密歇根州立大学的FRIB设施,2026年正式开始"透视"原子核
为什么要研究原子核?意义重大到你想不到!
看到这里,有人可能会问:花这么大力气研究原子核有什么用?
首先,这关系到我们身边每一样东西的来源!你手上的金戒指、银项链,甚至手机里的稀有元素,它们都不是宇宙大爆炸的产物
大爆炸只能产生氢和氦,而重元素全部来自恒星内部的"核炼金术"!GRETA能够模拟超新星爆发和中子星合并这些极端环境
帮科学家搞明白宇宙是怎么"制造"出我们需要的各种元素的。而这可是解开宇宙奥秘的关键!
更深层的问题来了:我们为什么会存在?
按理说,宇宙大爆炸应该产生相等数量的物质和反物质
它们一碰撞就全部湮灭了,宇宙中应该空无一物才对。但现实是,我们的宇宙几乎全是物质!
这个谜题的答案,科学家怀疑就藏在某些梨形原子核的微小不对称性中。GRETA的超高精度正是为了寻找这种不对称的
破解宇宙选择物质而非反物质的终极密码!还有更实际的意义,就是探索物质的极限在哪里
因为元素周期表不会无限延续,一个原子核能塞进多少质子和中子都是有上限的。而超过这个界限,粒子就会像水滴一样"滴落"出来
不过这些再深层次的东西,小编也说不好,只是肤浅陈述看法而已
中国在这方面怎么样?差距有多大
说到这里,咱们不得不考虑一个现实的问题,老美都搞出了这么牛的设备了,我们该咋办了
其实,我国在伽马射线探测领域也不是吃素的!咱们的高海拔宇宙线观测站"拉索"在甚高能伽马射线探测方面已经达到了世界级的水平
就在今年2月份,"拉索"成功测量了银盘甚高能段,弥散的伽马射线辐射,这也是该能段最精确的测量结果!
根据中科院的最新研究显示,"拉索"还发现了低光度活动星系核的甚高能伽马射线辐射,这也为我们打开了,研究宇宙高能现象的新窗口
不过,咱们也得承认差距。GRETA这种专门针对原子核结构的精密探测设备,咱们目前还真没啥同等级的项目
在核物理基础研究的某些关键领域,像一些,核物理理论验证,新同位素发现、核结构研究等方面,我们确实还需要追赶。
正如有人说的那样:"美国人在创新的科学仪器发展方面确实牛逼,别的国家一直在追赶,也包括我们国家",因为这些看似"高大上"的基础研究,往往会在若干年后转化为实际应用技术
不过,我们也有自己的优势。比如在可控核聚变研究方面,我们的EAST装置多次刷新世界纪录
在核技术应用领域,已经达到世界先进水平
网友怎么看?观点很有意思
有的网友觉得:"没必要盲目崇拜,他们能搞出来的东西,我们也一定能搞出来,而我们能搞出来的东西,他们却不一定能搞出来"
还有网友说:"佩服,这些科学家总在前边引领,不需要头衔,不需要职称,不需要那么多形式主义,安心搞科学技术"
其实这些话说得都很有道理!不过,也有人直接点出了问题:"中国的科研机构在写论文、评职称!"
也确实,在基础科学研究方面,我们还需要改进科研环境和评价体系。好让科学家能够真正静下心来搞研究,搞创新,搞突破
另外还有人提到:"咱们在这方面也必须紧紧跟上,基础物理方面的突破对未来至关重要!"
小编也很认同这个观点,基础物理研究虽然眼前看起来"无用",但往往会在关键时刻发挥决定性作用,因为GRETA的成功,可能在未来几年,我们会看到一系列颠覆性的现象,
首先,新的同位素将被大量发现。那在核能利用、医学同位素生产等方面都可能带来革命性变化!其次,对元素形成机制的深入理解,可能会指导我们在实验室中"定制"新的元素
当然,这些虽然听起来像科幻小说,但理论上是完全可能的!更重要的是,如果真的找到了解释宇宙物质-反物质不对称的线索
那将对整个物理学都是颠覆性的。甚至可能会推动我们对宇宙本质的理解!
思考
今天老美造出了"原子核显微镜",明天我们也可以造出更厉害的发明!这话虽如此,
但关键是,我们不能只当观众,更要当参与者。有人说得好:"科学无国界",但科技实力有强弱。我们既要承认差距,也要保持信心
相信我国的科研实力正在快速提升,在很多领域已经实现了从跟跑到并跑,甚至领跑的转变
中国加油!让我们期待下一个震撼世界的科学突破吧!
信息来源:
劳伦斯伯克利国家实验室,《GRETA to Open a New Eye on the Nucleus》,2025年8月8日
中国核技术网,《3D伽马射线探测器GRETA获准进行全面扩展》,2023年11月5日
中科院官网,《科学家发现甚高能伽马射线活动星系核》,2024年9月3日
国际科技创新中心网络服务平台,《一周前沿科技盘点》,2025年4月21日
国际科技创新中心网络服务平台 ,《一周前沿科技盘点(138期)》发布时间:2025年4月21日
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