Прорыв в физике: ученые представили нейтринный лазер, считалось, его невозможно создать

Физики из Массачусетского технологического института представили концепцию нового типа лазера: он излучает не свет, а нейтрино. Этот нейтринный лазер может помочь раскрыть секрет одной из самых загадочных и неуловимых частиц во Вселенной, а также антиматерии и темной материи. Но также он может иметь практическое применение, пишет Фокус.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Частицы-призраки

Нейтрино часто называют "частицами-призраками" из-за их невероятно слабого взаимодействия с материей. Триллионы нейтрино проходят через тело человека каждую секунду и остаются незамеченными нами. Несмотря на то, что нейтрино являются одними из самых распространенных частиц с массой во Вселенной, их свойства остаются в значительной степени неизвестными из-за сложности их обнаружения,

Традиционно физики создают нейтрино с помощью ядерных реакторов или ускорителей частиц. Эти установки массивные и дорогие, и даже в этом случае управление нейтрино представляет собой чрезвычайно сложную задачу. Новый нейтринный лазер представляет собой компактную, потенциально настольную систему, способную производить контролируемые, интенсивные пучки нейтрино. По крайней мере, так гласит концепция, разработанная учеными.

Нейтринный лазер

Основная идея нейтринного лазера заимствована из принципа работы обычных лазеров. В обычном лазере атомы возбуждаются, а затем стимулируются для запуска фотонов (частиц света) в синхронизированном, когерентном пучке, представляющем собой лазерный луч.

В нейтринном лазере фотоны заменены на нейтрино. Для создания такого лазера физики предлагают охладить облако радиоактивных атомов рубидия-83 до температур ниже, чем в межзвездном пространстве. В таких условиях атомы переходят в квантовое состояние, известное как конденсат Бозе-Эйнштейна, где они ведут себя как единое целое.

В этом сверххолодном состоянии атомы будут подвергаться радиоактивному распаду синхронно, а не случайным образом. Такой радиоактивный распад должен привести к быстрому и концентрированному выбросу нейтрино. Таким образом должен быть создан пучок нейтрино, похожий на луч обычного лазера, говорят физики.

Обычно атомы рубидия-83 распадаются в течение нескольких недель, но в состоянии конденсата Бозе-Эйнштейна распад может происходить за несколько минут, что увеличивает скорость образования нейтрино.

Ключевым механизмом, обеспечивающим этот эффект, является сверхизлучение. Это квантовое явление, при котором атомы выпускают излучение вместе, а не по отдельности. Таким образом создается сильный и устойчивый луч нейтринного лазера. Ранее считалось, что создать такой лазер практически невозможно.

Нейтринный лазер позволит совершить прорыв в физике

Если физики смогут создать нейтринный лазер, благодаря своему исследованию, то он сможет помочь изучить свойства нейтрино с беспрецедентной точностью. Также физики потенциально смогут ответить на нерешенные вопросы, такие как природа темной материи и почему материя преобладает над антиматерией.

Также нейтринный лазер может иметь и практическое применение. Поскольку нейтрино могут проходить практически через любой материал, их можно использовать для связи сквозь Землю, передавая сигналы на такую огромную глубину в земной коре или в океане, где обычные сигналы не работают.

Но пока что нейтринный лазер остается теоретической концепцией. Необходимо преодолеть некоторые трудности, связанные с созданием нужных условий для появления нейтринного лазера. Но физики настроены оптимистично и считают, что в будущем смогут показать рабочий вариант нейтринного лазера.

Как уже писал Фокус, в космосе взорвалась черная дыра и в Землю врезалось нейтрино с невозможной силой.

Также Фокус писал о том, что NASA решило впервые устроить пожар на Луне: огонь там ведет себя иначе.

При написании материала использованы источники: MIT, Interesting Engineering.