Физики предложили создать «нейтринный лазер» для изучения тайн Вселенной
Физики из Массачусетского технологического института и Техасского университета в Арлингтоне предложили концепцию создания устройства, которое звучит как элемент научной фантастики, — так называемого нейтринного лазера. Это устройство потенциально может помочь в исследовании фундаментальных загадок Вселенной.
Нейтрино являются одними из самых распространенных частиц во Вселенной, обладающих массой, однако они крайне редко взаимодействуют с веществом, из-за чего их часто называют «частицами-призраками». Через тело каждого человека в любой момент времени проходят триллионы нейтрино, однако их прямое обнаружение остается чрезвычайно сложной задачей.
Согласно предложенной концепции, для создания нейтринного лазера потребуется охладить облако атомов радиоактивного изотопа рубидия-83 до температуры, более низкой, чем в межзвездном пространстве. При таких экстремальных условиях атомы рубидия перейдут в особое квантовое состояние, известное как конденсат Бозе-Эйнштейна, и начнут вести себя как единое целое. В этом состоянии радиоактивный распад атомов, в ходе которого и рождаются нейтрино, должен синхронизироваться. Вместо хаотичного испускания частиц во всех направлениях должен образоваться яркий и узконаправленный пучок нейтрино.
Этот процесс имеет определенное сходство с принципом работы обычного лазера, который генерирует и упорядочивает фотоны в когерентный луч. Ключевое преимущество нейтринного лазера заключается в возможности создавать контролируемый и предсказуемый поток этих частиц, что кардинально упростит их изучение. В настоящее время для обнаружения нейтрино ученые вынуждены строить огромные подземные детекторы, заполненные водой или льдом, и ждать редких случаев взаимодейтия нейтрино с веществом.
Более эффективное обнаружение и изучение нейтрино может открыть путь к решению некоторых из главных загадок современной физики, включая природу темной материи и причины преобладания материи над антиматерией во Вселенной. Кроме того, уникальная способность нейтрино беспрепятственно проходить через вещество открывает возможность их использования для создания принципиально новых систем связи, способных работать даже под землей.
Как отмечают исследователи, следующим шагом является проверка осуществимости этой концепции на практике в лабораторных условиях. Если эксперименты окажутся успешными, это откроет новые горизонты для фундаментальной науки и практических технологий.
Научная работа была опубликована в журнале .