来自英国帝国理工学院的科学家团队已经证明，用光完全可以来阻止电子束运动。该研究小组的最新研究深入到了奇妙量子世界，并已发表在了近期的《物理评论X》(PhysicalReview X)上。
通常情况下，当电子被光子“撞击”时，电子会获得一些能量上的提升。但是如果电子移动的非常快，光非常强烈，那么在这一情形下，情况将完全不同。高能电子在极其强烈的光束存在的情况下会剧烈地振动，以至释放出大量能量，从而动能下降，速度减慢。我们称这种过程被为“辐射反应”。
图丨辐射反应是一个加速电子自身所激发的电磁场对自身所产生的反作用。通常，这种效应很小，可以用洛伦兹力的方程中来描述。但当电子反冲显著时，需要进行量子描述。
研究小组借助英国科学技术设施委员会激光中心的双子激光器来进行了此次的实验。研究团队将一束高功率（太阳表面光强的千万亿倍）的激光与高能电子束碰撞。当高能激光束成功地击中高能(高速)电子束时,激光束会从碰撞中获得能量(频率改变)，辐射出高能的伽马射线，最终由参铊的碘化铯晶体阵列组成探测器探测。
图丨实验图示：f/40聚光镜；高强度激光(红色)；直径15 毫米的超音速氦气体喷口；f/2聚光镜，透镜中央有一小孔以方便电子束和辐射出的伽马射线透过；高能电子束(蓝色)，分光屏；磁体；伽马射线；参铊的碘化铯晶体组成的阵列（Csl）用来探测伽马射线
此项研究的通讯作者、帝国理工学院物理系的Stuart Mangles博士表示：“当我们探测到非常明亮的高能伽马射线辐射时，那么就证明高能电子束和激光束已经成功地撞上了。将这一探测结果与碰撞前后电子束中的能量进行比较时，我们发现这些成功碰撞的电子能量比预期的要低，而这正是发生辐射反应的明显证据。”
图丨高能电子束和激光束成功碰撞后，Csl晶体探测器探测到的光强有了明显的提高
就如该研究的共同作者，来自英国兰卡斯特大学的Thomas教授所说的，该实验最吸引人的地方是，厚度不及头发丝的光薄层上有效地阻止的电子的透过，其效果和一毫米的铅阻挡辐射的效果类似，而这一现象是非常不寻常的。
不过科学家之所以对辐射反应特别的感兴趣，是因为这一反应被认为会在黑洞处出现。而如果能够在实验室重复出这一反应的话，那么研究者们就可以对神秘的“黑洞”处发生的诸多物理过程有更多的了解。
图丨此实验中测量到的电子束能量数据更符合量子模型，而非经典的辐射反应模型
另外这项工作为未来的利用高功率激光进行量子实验拓宽了道路。而辐射反应也是超越经典物理学研究范围的问题之一。在一些极端的条件下(比如黑洞)，一些物理现象将不会遵从经典的麦克斯韦方程，而是需要考虑进考虑其他的量子效应，而像这里描述的实验所得到的数据也更倾向于量子而非经典的辐射反应模型。
如今高功率的激光现在变得足够强大，足以探索量子世界来解开诸多物理谜团。来自瑞典查尔默斯科技大学的Marklund教授表示，对于研究者来说，通过实验检验理论预测是极为重要的，特别是在这一类新的研究领域，将实验与理论相结合，能够为高强度激光在量子领域的研究奠定好基础。
