麻省理工学院(MIT)的物理学家们提出了一个革命性的“中微子激光器”概念,旨在利用超冷放射性原子实现中微子的相干发射。该设想的核心是将放射性原子冷却至接近绝对零度的极低温度,以加速其放射性衰变过程,从而产生类似激光的中微子束。
研究人员设想,将一百万个铷-83(Rubidium-83)原子置于玻色-爱因斯坦凝聚(Bose-Einstein condensate, BEC)状态。在BEC状态下,原子能够形成一个相干的整体,这种量子相干性借鉴了光学超辐射(superradiance)效应,即原子同步发射光子,从而增强光的输出。将这一原理应用于放射性原子,有望实现中微子发射率的显著提升。德克萨斯大学阿灵顿分校的物理学教授本·琼斯(Ben Jones)解释说,在这种状态下,中微子将以远超常规的速度发射,类似于激光器快速发射光子的方式。MIT教授约瑟夫·福尔马吉奥(Joseph Formaggio)指出,如果能在实验室中成功验证,这种中微子激光器可能被用作一种高效的中微子探测器,或是一种全新的通信方式。
铷-83原子的常规半衰期约为82天。然而,研究人员计算发现,在BEC状态下,一百万个铷-83原子可以在几分钟内完成衰变并释放出中微子束。这一设想的实现将对多个领域产生深远影响。由于中微子与物质的相互作用极弱,中微子束能够穿透地球而不受阻碍,这使得它们能够抵达地下探测站或太空栖息地,不受物理屏障的限制。此外,这种技术还有望用于医疗诊断,例如作为放射性同位素的有效来源,用于医学成像和癌症治疗。
研究团队计划通过小型实验装置来验证这一概念。如果成功,中微子激光器将为通信和医疗诊断开辟新的可能性。这项研究发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)杂志上,并有望为揭示中微子奥秘和开发基于量子力学的新技术奠定基础,可能从根本上改变我们对亚原子世界的理解和利用方式。