伽瑪射線（或γ射線）是原子衰變裂解時放出的射線之一。其電磁波波長在0.01納米以下，穿透力很強，又攜帶高能量，是繼α射線、β射線后發(fā)現(xiàn)的第三種原子核射線。和X射線特性相似但具有比X射線還要強的穿透能力。伽瑪射線可以應(yīng)用于醫(yī)學(xué)成像，航天器推進和癌癥治療等。

伽馬射線激光（gamma-ray laser）是一種會產(chǎn)生相干伽馬射線的設(shè)施，就像普通激光器會產(chǎn)生可見光的相干射線一樣。

加州大學(xué)河濱分校的物理學(xué)家艾倫·米爾斯（Allen Mills）通過研究與計算結(jié)果表明，充滿正電子素原子氣體的空心球形氣泡在液氦中是穩(wěn)定的。這一計算結(jié)果使科學(xué)家們更進一步地實現(xiàn)了伽馬射線激光，

米爾斯的計算表明，含有100萬個原子的液態(tài)氦中的氣泡，其密度將是普通空氣的6倍，并且會以物質(zhì)-反物質(zhì)的玻色-愛因斯坦凝聚態(tài)的形式存在。”他這一研究成果剛發(fā)表在《物理評論A》上。

正電子素（Positronium）是一個電子與一個正電子組成的亞穩(wěn)定的束縛態(tài)，化學(xué)符號是Ps。最早由麻省理工學(xué)院物理學(xué)家Martin Deutsch在1951年發(fā)現(xiàn)。

正電子素是極短壽命且僅短暫穩(wěn)定的類氫原子，是物質(zhì)-反物質(zhì)混合物，是電子及其反粒子的結(jié)合態(tài)。為了產(chǎn)生伽馬射線激光束，正電子素需要處于一種稱為玻色-愛因斯坦凝聚態(tài)的狀態(tài)，即處于相同量子態(tài)的正電子原子的集合，從而允許更多的相互作用和伽馬射線。這種凝聚態(tài)是伽馬射線激光的關(guān)鍵成分。

氦是宇宙中含量第二高的元素，僅在極低的溫度下才以液態(tài)形式存在。 氦氣對正電子具有負親和力。氦氣排斥氦氣，在液態(tài)氦氣中形成氣泡。 1957年首次報道了正電子素在液氦中的長壽命。

當(dāng)電子遇到正電子素時，它們一個結(jié)果是可能相互湮滅產(chǎn)生強大而高能的電磁輻射，即伽馬輻射。第二個結(jié)果是正電子素的形成。

湮滅（英語：annihilation）是指當(dāng)物質(zhì)和它的反物質(zhì)相遇時，會發(fā)生完全的物質(zhì)-能量轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)為能量（如以光子的形式）的過程，又稱互毀、相消、對滅。

米爾斯說實驗室正在配置反物質(zhì)束，以期在這個計算中預(yù)測會在液氦中產(chǎn)生奇特的氣泡。這樣的氣泡可作為正電子素玻色-愛因斯坦冷凝物的來源。

米爾斯表示：“我們實驗的近期結(jié)果可能是觀察到穿過石墨烯片的正電子素隧穿，這對包括氦在內(nèi)的所有普通物質(zhì)原子都是不可滲透的，并且在可能的量子計算應(yīng)用中會形成正電子素原子激光束。”。

伽瑪射線激光是一個雄心勃勃的項目，充滿了實驗困難，需要開發(fā)新的實驗技術(shù)。使用高能粒子束，可以通過稱為成對產(chǎn)生的方法產(chǎn)生反物質(zhì)。然而，這通常涉及昂貴且大型的設(shè)施，例如電子直線加速器，目前在世界上這種操作很少（也許只有三個）。維塔利·金茨堡（Vitaly Ginzburg）在2003年的諾貝爾獎演講中，將伽馬射線激光列為物理學(xué)中最重要的問題之一。

參考資料：A. P. Mills. “Positronium Bose-Einstein condensation in liquid He4 bubbles”, Physical Review A (2019). 6 December 2019