Прорив у фізиці: вчені представили нейтринний лазер, вважалося, його неможливо створити
Вчені зі США представили концепцію абсолютно нового типу лазера, який може здійснити прорив у фізиці та мати практичне застосування.
Фізики з Массачусетського технологічного інституту представили концепцію нового типу лазера: він випромінює не світло, а нейтрино. Цей нейтринний лазер може допомогти розкрити секрет однієї з найзагадковіших і невловимих частинок у Всесвіті, а також антиматерії і темної матерії. Але також він може мати практичне застосування, пише Фокус.
У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!
Частинки-привиди
Нейтрино часто називають "частинками-привидами" через їхню неймовірно слабку взаємодію з матерією. Трильйони нейтрино проходять через тіло людини щосекунди і залишаються непоміченими нами. Незважаючи на те, що нейтрино є одними з найпоширеніших частинок з масою у Всесвіті, їхні властивості залишаються значною мірою невідомими через складність їхнього виявлення,
Традиційно фізики створюють нейтрино за допомогою ядерних реакторів або прискорювачів частинок. Ці установки масивні і дорогі, і навіть у цьому випадку управління нейтрино являє собою надзвичайно складне завдання. Новий нейтринний лазер являє собою компактну, потенційно настільну систему, здатну виробляти контрольовані, інтенсивні пучки нейтрино. Принаймні, так свідчить концепція, розроблена вченими.
Нейтринний лазер
Основна ідея нейтринного лазера запозичена з принципу роботи звичайних лазерів. У звичайному лазері атоми збуджуються, а потім стимулюються для запуску фотонів (частинок світла) у синхронізованому, когерентному пучку, що являє собою лазерний промінь.
У нейтринному лазері фотони замінені на нейтрино. Для створення такого лазера фізики пропонують охолодити хмару радіоактивних атомів рубідію-83 до температур нижчих, ніж у міжзоряному просторі. У таких умовах атоми переходять у квантовий стан, відомий як конденсат Бозе-Ейнштейна, де вони поводяться як єдине ціле.
У цьому надхолодному стані атоми піддаватимуться радіоактивному розпаду синхронно, а не випадковим чином. Такий радіоактивний розпад має призвести до швидкого і концентрованого викиду нейтрино. Таким чином має бути створено пучок нейтрино, схожий на промінь звичайного лазера, кажуть фізики.
Зазвичай атоми рубідію-83 розпадаються протягом кількох тижнів, але в стані конденсату Бозе-Ейнштейна розпад може відбуватися за кілька хвилин, що збільшує швидкість утворення нейтрино.
Ключовим механізмом, що забезпечує цей ефект, є надвипромінювання. Це квантове явище, за якого атоми випускають випромінювання разом, а не окремо. Таким чином створюється сильний і стійкий промінь нейтринного лазера. Раніше вважалося, що створити такий лазер практично неможливо.
Нейтринний лазер дасть змогу здійснити прорив у фізиці
Якщо фізики зможуть створити нейтринний лазер, завдяки своєму дослідженню, то він зможе допомогти вивчити властивості нейтрино з безпрецедентною точністю. Також фізики потенційно зможуть відповісти на невирішені питання, як-от природа темної матерії та чому матерія переважає над антиматерією.
Також нейтринний лазер може мати і практичне застосування. Оскільки нейтрино можуть проходити практично через будь-який матеріал, їх можна використовувати для зв'язку крізь Землю, передаючи сигнали на таку величезну глибину в земній корі або в океані, де звичайні сигнали не працюють.
Але поки що нейтринний лазер залишається теоретичною концепцією. Необхідно подолати деякі труднощі, пов'язані зі створенням потрібних умов для появи нейтринного лазера. Але фізики налаштовані оптимістично і вважають, що в майбутньому зможуть показати робочий варіант нейтринного лазера.
Як уже писав Фокус, у космосі вибухнула чорна діра і в Землю врізалося нейтрино з неможливою силою.
Також Фокус писав про те, що NASA вирішило вперше влаштувати пожежу на Місяці: вогонь там поводиться інакше.
Під час написання матеріалу використано джерела: MIT, Interesting Engineering.