Ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT) hanno ideato un concetto rivoluzionario per un laser a neutrini, sfruttando il fenomeno della superradianza. L'idea innovativa prevede il raffreddamento di atomi radioattivi a temperature estremamente basse per ottenere un'emissione coerente di neutrini, simile a un fascio laser.
La proposta suggerisce di portare un milione di atomi di Rubidio-83 in uno stato di condensato di Bose-Einstein. Questo stato, raggiunto a temperature prossime allo zero assoluto, permette agli atomi di comportarsi come un'unica entità quantistica, favorendo un'emissione rapida e sincronizzata di neutrini. Il principio si ispira alla superradianza ottica, dove gli atomi emettono luce in modo sincronizzato, amplificando l'emissione. L'applicazione di questo principio agli atomi radioattivi potrebbe portare a un aumento significativo dell'emissione di neutrini.
Ben Jones, professore di fisica presso l'Università del Texas ad Arlington e co-autore dello studio, ha spiegato che i neutrini verrebbero emessi a una velocità notevolmente superiore rispetto al normale, in modo analogo a come un laser emette fotoni rapidamente. La ricerca, pubblicata sulla rivista Physical Review Letters, potrebbe aprire nuove frontiere nella comprensione dei neutrini e nello sviluppo di tecnologie basate sulla meccanica quantistica.
Le potenziali applicazioni di un laser a neutrini sono vaste. Grazie alla loro scarsa interazione con la materia, un fascio di neutrini potrebbe attraversare la Terra senza ostacoli, raggiungendo stazioni sotterranee o habitat spaziali. Joseph Formaggio, professore del MIT e co-autore, ha sottolineato la possibilità di utilizzare questo dispositivo come un efficiente rivelatore di neutrini o come una nuova forma di comunicazione.
I ricercatori intendono verificare il loro concetto attraverso un esperimento su piccola scala. Normalmente, il Rubidio-83 ha un tempo di dimezzamento di circa 82 giorni. Tuttavia, i fisici hanno dimostrato teoricamente che, raffreddando il Rubidio-83 in uno stato quantico coerente, gli atomi dovrebbero decadere in pochi minuti. Questo rappresenta un modo inedito per accelerare il decadimento radioattivo e la produzione di neutrini.
La capacità di generare impulsi di neutrini ben definiti in termini di energia, momento e fase, grazie alla superradianza che scala con il quadrato del numero di atomi correlati, potrebbe portare a un effetto notevole. Circa un milione di atomi di Rubidio-83 potrebbero produrre un fascio di neutrini simile a un laser. L'esperimento di verifica richiederà la vaporizzazione, il confinamento tramite laser e il raffreddamento del materiale radioattivo per creare il condensato di Bose-Einstein, da cui ci si aspetta che la superradianza si manifesti spontaneamente.
Questo avanzamento teorico apre la strada a future esplorazioni nel campo della fisica delle particelle e delle tecnologie emergenti.