O čo im ide? Vedci chcú urobiť z duchovných častíc zvláštnu „zbraň“, fyziku prevráti naruby

Tím výskumníkov z USA prišiel s odvážnym konceptom zariadenia, ktoré by nevyžarovalo svetlo, ale neutrína. Takzvaný neutrínový laser môže vedcom pomôcť lepšie preskúmať jedny z najzáhadnejších častíc vo vesmíre.

Za návrhom stoja výskumníci z Massachusettského technologického inštitútu a spolupracujúcich pracovísk. Nejde o hotové zariadenie, ale o teoreticky podložený koncept, ktorý ukazuje, že kontrolovaná produkcia neutrín by raz mohla byť výrazne presnejšia než dnes. Na tému upozornil portál Interesting Engineering.

Ako by fungoval neutrínový laser?

Vedci vytiahli na veľkú záhadu vesmíru netradičnú zbraň, ktorá by mohla v budúcnosti odpovedať na dôležité otázky. Neutrína sa často označujú ako „duchovné častice“. Ich interakcia s hmotou je extrémne slabá. Každú sekundu nimi prechádzajú cez ľudské telo bilióny kusov bez toho, aby sme si to všimli.

Hoci patria medzi najrozšírenejšie častice s nenulovou hmotnosťou vo vesmíre, ich presná hmotnosť a niektoré ďalšie vlastnosti zostávajú nejasné. Dôvod je jednoduchý. Neutrína sa detegujú mimoriadne ťažko.

Dnes sa produkujú najmä v jadrových reaktoroch alebo vo veľkých urýchľovačoch častíc. Takéto zariadenia sú obrovské, technologicky náročné a finančne extrémne drahé. Navyše, aj pri nich je kontrola neutrínových lúčov obmedzená.

Navrhované riešenie vychádza z princípu klasického lasera. Bežný laser funguje tak, že excitované atómy emitujú fotóny, ktoré sa zosynchronizujú do koherentného lúča svetla.

V prípade neutrínového lasera by sa namiesto fotónov emitovali neutrína. Vedci o tom informovali v najnovšej štúdii.

Vedci navrhujú pracovať s oblakom rádioaktívnych atómov, napríklad rubídia 83, ktoré by sa ochladili na teploty nižšie než je teplota medzihviezdneho priestoru. Pri tak extrémnom ochladení by sa atómy dostali do kvantového stavu známeho ako Boseho Einsteinov kondenzát.

V tomto stave sa častice správajú ako jeden kvantový celok. Práve táto kolektívna povaha by mohla umožniť zosilnenú a usmernenú emisiu neutrín, teda analógiu klasického laserového lúča.

Prečo je to prelomová myšlienka

Ak by sa koncept podarilo realizovať, znamenalo by to zásadný posun vo výskume neutrín. Namiesto masívnych podzemných experimentov by vedci potenciálne mohli pracovať s kompaktnými zdrojmi neutrín v laboratórnych podmienkach.

DESY, Science Communication Lab/Bing Image Creator

Kontrolovaný a intenzívny neutrínový lúč by umožnil presnejšie merania vlastností neutrín, vrátane ich hmotnosti či oscilácií medzi jednotlivými typmi. To sú otázky, ktoré dnes patria medzi kľúčové otvorené problémy časticovej fyziky.

Zároveň by išlo o úplne nový typ zdroja žiarenia, ktorý by sa nepodobal na nič, čo sa dnes používa.

Realita verzus teória

Treba však zdôrazniť, že ide zatiaľ o teoretický návrh. Realizácia by si vyžadovala zvládnutie extrémnych podmienok a presnú kontrolu rádioaktívnych procesov na kvantovej úrovni.

Napriek tomu samotný koncept ukazuje, kam sa dnes posúva fyzika. Namiesto čisto pasívneho pozorovania častíc sa vedci snažia aktívne vytvárať nové typy kvantových zdrojov, ktoré by umožnili presnejší experimentálny výskum.

Neutrínový laser zatiaľ neexistuje, no už samotná myšlienka naznačuje, že hranice experimentálnej fyziky sa posúvajú smerom, ktorý ešte pred pár desaťročiami pôsobil nereálne.

Čítajte viac z kategórie: Novinky