物理学家提出科幻小说中的“中微子激光”

麻省理工学院的物理学家提出了一种制造超级科幻设备的方法:一个中微子“激光”,可以帮助我们探索宇宙的奥秘。

中微子是质量最丰富的粒子,但具有残酷讽刺意味的是,它们极其难以捉摸,因此赢得了“幽灵粒子”的称号。尽管在任何特定时刻都有数万亿个它们穿过你的身体,但它们与物质的相互作用非常少,以至于几乎不可能研究它们。

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因此,麻省理工学院和德克萨斯大学阿灵顿分校的物理学家概述了一个概念中微子激光可以帮助将任性的粒子整理成集中的光束,以便于分析。

要制造一个,理论上你需要将一团铷 83 原子冷却到比星际空间更低的温度,使它们像一个量子实体一样运行——一个物质状态称为Bose-Einstein Condensate(BEC)。

铷 83 具有放射性,在原子衰变时产生中微子。通常,原子会随机衰变,在不可预测的时间向各个方向喷出中微子。但是,如果它们处于 BEC 状态,它们的行为应该同步,包括它们的衰减。

它至少与传统激光器有一点相似之处,传统激光器产生光子并将其梳理成一条整齐的线。最终结果应该是在达到合适温度后的几分钟内,指向单个方向的明亮中微子束。

一位艺术家对铷 83 原子(蓝色)衰变产生中微子(橙色)、气态(上)和玻色-爱因斯坦凝聚态(下)的印象。(APS/艾伦·斯通布拉克)

捕捉中微子是一场数字游戏,我们目前最好的实验涉及观看巨量在几乎没有干扰的环境中,等待罕见的情况,当一个人撞到一个视线范围内的核.知道中微子在更小的体积内的位置,有助于使游戏对我们有利。

能够更可靠地探测和研究中微子可能会帮助我们解开一些重大的物理学谜团,包括什么暗物质是和为什么反物质消灭宇宙正如我们所知道的。

中微子不与物质相互作用的倾向也可以很好地用于可以直接通过物体(甚至在地下)传输的通信。

当然,第一步是检查是否有可能实际构建中微子激光器。

“如果事实证明我们可以在实验室中展示它,那么人们可以思考:我们可以将其用作中微子探测器吗?还是一种新的交流方式?约瑟夫·福尔马乔,麻省理工学院物理学家。“那是乐趣真正开始的时候。”

该研究发表在该杂志上物理评论快报.

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