Výskumníci vedia, ako spraviť laser z najzáhadnejších častíc vo vesmíre. Môže priniesť prelom vo fyzike a komunikácii
Vedci z MIT prišli s prelomovým konceptom neutrínového lasera, ktorý by mohol zásadne zmeniť fyziku aj komunikáciu. Pomocou extrémneho ochladenia atómov dokážu vytvárať zosilnené lúče neutrín a urýchliť ich produkciu na úroveň, aká tu ešte nebola.
Výskumníci z MIT vysvetľujú, že v akýkoľvek moment našimi telami prelietajú trilióny častíc, ktoré nazývame neutrína bez toho, aby sme si to všimli. Ide o častice, ktoré sú menšie ako elektróny a ľahšie ako fotóny. Vedci hovoria, že neutrína sú najviac zastúpené častice s hmotnosťou vo vesmíre.
Vedci zatiaľ nedokážu určiť presnú hmotnosť neutrína, pretože ide o mimoriadne malú časticu, ktorá navyše interaguje s hmotou len vzácne. Stále sa však pokúšajú neutríno skúmať, či už prostredníctvom jadrových reaktorov alebo masívnych urýchľovačov častíc. V nich generujú nestabilné atómy, ktoré sa následne rozkladajú dorôznych vedľajších produktov, vrátane neutrín.
Týmto spôsobom výskumníci dokážu vytvoriť prúdy neutrín, cez ktoré odhalia viac vlastností týchto záhadných častíc, vrátane ich hmotnosti. V rámci novej štúdie ale vedci prišli s oveľa kompaktnejším a efektívnejším spôsobom generovania neutrín. Táto metóda je tak jednoduchá, že ju môžu vykonať aj na stole.
Neutrínový laser
Nová štúdia predstavuje koncept neutrínového lasera. Ide o technológiu, ktorá produkuje dávky neutrín tým, že pomocou laseru ochladí plyn rádioaktívnych atómov na teploty nižšie, ako je teplota v medzihviezdnom priestore. Ide o skutočne mrazivé teploty, pri ktorých by sa atómy mali správať ako jedna kvantová entita a prejsť rádioaktívnym rozpadom spoločne.
Rozklad rádioaktívnych atómov je proces, ktorý prirodzene uvoľňuje neutrína. Výskumníci hovoria, že v koherentnom kvantovom stave by sa tento rozpad mal urýchliť a urýchliť by sa tým pádom mala aj produkcia neutrín. Zároveň by tento proces mal vytvoriť aj zosilnený lúč neutrín. Vedci vysvetľujú, že ide o podobný proces, počas akého sú zosilnené aj fotóny a počas ktorého vzniká obyčajný laser.
Neprehliadni
“V našom koncepte neutrinového lasera by neutrína boli emitované oveľa rýchlejšou frekvenciou, než je bežné, podobne ako laser emituje fotóny veľmi rýchlo,” hovorí jeden z autorov štúdie, Ben Jones.
Ako príklad výskumníci uviedli, že neutrínový laser môže vzniknúť uväznením 1 miliónu atómov rubídia-83. Normálne majú tieto atómy polčas rozpadu približne 82 dní. Znamená to, že polovica atómov sa po 82 rozpadá, pričom vytvára rovnaký počet neutrín. Ak ale schladíme atómy rubídia-83 na teploty, pri ktorých môže vzniknúť koherentný kvantový stav, atómy by mali prejsť rádioaktívnym rozpadom za pár minút.
“Predstavujeme nový spôsob, ako akcelerovať rádioaktívny rozpad a produkciu neutrín. Pokiaľ viem, niečo také ešte nikto neurobil,” hovorí Joseph Formaggio, spoluautor výskumu.
Vedci dúfajú, že sa im podarí spraviť malý stolový experiment, ktorý by demonštroval ich ideu. Ak bude tento experiment fungovať, neutrínový laser by nielenže posunul fyziku smerom dopredu, no zároveň by mohol priniesť aj efektívnejší spôsob komunikácie. Vďaka tomuto systému by sme mohli posielať správy priamo cez Zem do podzemných staníc alebo obydlí. Neutrínový laser môže zároveň predstavovať aj efektívny zdroj rádioizotopov. Rádioizotopy môžu výskumníci následne využiť na presnejšie zdravotnícke zobrazovacie zariadenia alebo presnejšiu diagnostiku rakoviny.
Výskumníci navrhujú experiment
Na každý atóm vo vesmíre pripadá približne miliarda neutrín. Veľká časť týchto neviditeľných častíc sa mohla vytvoriť v prvých momentoch po Veľkom tresku a pretrvávajú v tom, čo fyzici nazývajú „kozmické neutrinové pozadie“. Neutrína tiež vznikajú vždy, keď sa atómové jadrá spájajú alebo rozpadajú, napríklad pri reakciách jadrovej fúzie v jadre Slnka a pri bežnom rozpade rádioaktívnych materiálov.
Výskumníci ešte pred rokmi uvažovali o podobnom procese, no s tríciom. V rámci myšlienkového experimentu sa pýtali, či by dokázali trícium schladiť na tak nízke teploty, že by ho priviedli do stavu, ktorý nazývame Bose-Einsteinov kondenzát. Ide o stav hmoty, ktorý vzniká blízko absolútnej nuly (-273,15 stupňov Celzia). Vtedy jednotlivé častice zamŕzajú a začínajú sa správať ako jedna entita. Táto myšlienka bola predzvesťou tohto výskumu, ktorý môže zmeniť fyzikálny a komunikačný odbor.
