Науковці зі Сполучених Штатів презентували революційну концепцію першого у світі «нейтринного лазера», який може стати ключем до фундаментальних відкриттів у фізиці. Пропозиція дослідників із Массачусетського технологічного інституту (MIT) та їхніх колег докорінно змінює уявлення про вивчення найневловиміших частинок Всесвіту.
Щоб дізнатись останні новини, слідкуйте за нашим каналом Google News онлайн або через застосунок.
Нейтрино, які часто називають «частинками-привидами», майже не взаємодіють із матерією: щосекунди крізь тіло людини пролітають трильйони таких об’єктів, не залишаючи жодного сліду. Через цю особливість їхні властивості, зокрема точна маса, досі залишаються однією з найбільших загадок науки.
Традиційно для отримання нейтрино використовують гігантські ядерні реактори або прискорювачі частинок, що потребує колосальних витрат і складних інженерних рішень. На противагу цьому, концепція нейтринного лазера передбачає створення компактної, можливо, навіть настільної системи, здатної генерувати інтенсивні та керовані пучки частинок.
Основний принцип роботи запозичено у звичайних лазерів: якщо там атоми стимулюють до синхронного випромінювання фотонів, то в новому пристрої замість світла випромінюватимуться нейтрино. Для реалізації цього задуму вчені пропонують охолоджувати хмару радіоактивних атомів, наприклад рубідію-83, до температур, нижчих за космічний вакуум. У такому стані матерія перетворюється на конденсат Бозе-Ейнштейна, де атоми починають функціонувати як єдиний квантовий організм.
Головна особливість механізму полягає в тому, що в ультрахолодному когерентному стані радіоактивний розпад атомів відбуватиметься не хаотично, а синхронно. Замість природного розпаду рубідію-83, який зазвичай триває тижнями, процес у квантовому стані може завершитися за лічені хвилини, створюючи потужний сплеск нейтрино. Цей ефект базується на явищі суперрадіації, коли колективне випромінювання атомів формує набагато сильніший і впорядкованіший сигнал, ніж поодинокі емісії. Такий підхід дає змогу отримати потік нейтрино неймовірної інтенсивності, що раніше вважалося технічно неможливим.
У разі успішної реалізації нейтринний лазер відкриє безпрецедентні можливості для науки та практичного застосування. Фізики отримають інструмент для надточного вивчення природи темної матерії та розгадки причин домінування матерії над антиматерією. З практичного погляду, здатність нейтрино проходити крізь будь-які перешкоди дозволить створити системи зв’язку, що працюють крізь товщу Землі, під водою чи в глибоких підземних бункерах, де звичайні сигнали зникають.
Крім того, технологія може стати джерелом цінних ізотопів для сучасної медицини, зокрема для діагностики та терапії раку. Попри теоретичний статус проєкту та складність створення конденсату Бозе-Ейнштейна з радіоактивних елементів, дослідники налаштовані оптимістично щодо майбутніх експериментальних демонстрацій.
Читайте також:
- У Китаї запрацював гігантський детектор JUNO для вивчення маси нейтрино
- Сила метеликів у дії: Створено новий матеріал для літаків і будівель, який «поглинає удари»