Fizičari rade lasere koji ispaljuju snopove neutrina

U svakom trenutku, bilijuni čestica zvanih neutrini struje kroz naša tijela i svaki materijal u našoj okolini, bez primjetnog učinka. Manji od elektrona i lakši od fotona, ovi 'sablasni' entiteti su najbrojnije čestice s masom u svemiru.

Točna masa neutrina je velika nepoznanica. Čestica je toliko mala i tako rijetko interagira s materijom da ju je nevjerojatno teško izmjeriti. Znanstvenici to pokušavaju učiniti koristeći nuklearne reaktore i masivne akceleratore čestica kako bi stvorili nestabilne atome, koji se zatim raspadaju na razne nusprodukte, uključujući neutrine. Na taj način fizičari mogu proizvesti snopove neutrina čija svojstva mogu istraživati, uključujući masu čestice.

Fizičari s američkog tehnološkog instituta MIT sada predlažu mnogo kompaktniji i učinkovitiji način generiranja neutrina koji bi se mogao ostvariti u stolnom eksperimentu.

U radu objavljenom u časopisu Physical Review Letters, fizičari predstavljaju koncept "neutrinskog lasera", izljeva neutrina koji bi se mogao proizvesti laserskim hlađenjem plina radioaktivnih atoma na temperature hladnije od međuzvjezdanog prostora. Tim predviđa da bi se na tako ledenim temperaturama atomi trebali ponašati kao jedan kvantni entitet i radioaktivno raspadati sinkronizirano.

Raspad radioaktivnih atoma prirodno oslobađa neutrine, a fizičari kažu da bi se u koherentnom, kvantnom stanju ovaj raspad trebao ubrzati, zajedno s proizvodnjom neutrina. Ovaj kvantni efekt trebao bi proizvesti pojačani snop neutrina, otprilike sličan načinu na koji se fotoni pojačavaju za proizvodnju konvencionalne laserske svjetlosti.

„U našem konceptu neutrinskog lasera, neutrini bi se emitirali puno brže nego što bi to inače činili, slično kao što laser vrlo brzo emitira fotone“, kaže koautor studije Ben Jones, doktor znanosti i izvanredni profesor fizike na Sveučilištu Teksas u Arlingtonu.

Kao primjer, tim je izračunao da bi se takav neutrinski laser mogao ostvariti hvatanjem milijun atoma rubidija-83. Normalno, radioaktivni atomi imaju vrijeme poluraspada od oko 82 dana, što znači da se polovica atoma raspada, oslobađajući ekvivalentan broj neutrina, svakih 82 dana. Fizičari pokazuju da bi, hlađenjem rubidija-83 u koherentno, kvantno stanje, atomi trebali proći kroz radioaktivni raspad za samo nekoliko minuta.

Tim se nada da će izgraditi malu stolnu demonstraciju kako bi testirao svoju ideju. Ako uspije, predviđaju da bi se neutrinski laser mogao koristiti kao novi oblik komunikacije, kojim bi se čestice mogle slati izravno kroz Zemlju do podzemnih stanica i staništa. Neutrinski laser također bi mogao biti učinkovit izvor radioizotopa, koji su, zajedno s neutrinima, nusprodukti radioaktivnog raspada. Takvi radioizotopi mogli bi se koristiti za poboljšanje medicinskog snimanja i dijagnostike raka.