علماء يطرحون فكرة تطوير ليزر النيوترينو في مقاربة علمية لمفهوم خيالي

اقترح فيزيائيون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا MIT طريقة لصناعة جهاز يبدو كأنه من الخيال العلمي، »ليزر النيوترينو«، الذي قد يساعدنا على استكشاف ألغاز الكون.

النيوترينوات هي أكثر الجسيمات ذات الكتلة وفرة في الكون، لكن في مفارقة قاسية، فهي شديدة المراوغة حتى لُقبت بجسيمات الأشباح. فمع أن تريليونات منها تخترق جسدك في كل لحظة، فإن تفاعلها مع المادة نادر للغاية، ما يجعل دراستها شبه مستحيلة.

لذلك، وضع الفيزيائيون في معهد MIT وجامعة تكساس في أرلينغتون مفهومًا لليزر النيوترينو، الذي قد يساعد على جمع هذه الجسيمات المراوغة وتحويلها إلى شعاع مركز، ما يسهل دراستها وتحليلها.

لصنع مثل هذا الجهاز، ستحتاج نظريًا إلى تبريد سحابة من ذرات الروبيديوم-83 إلى درجة حرارة أبرد من الفضاء بين النجوم، بحيث تتصرف جسمًا واحدًا كميًا، وهي حالة من المادة تعرف باسم تكاثف بوز-أينشتاين (BEC).

الروبيديوم-83 عنصر مشع، وينتج النيوترينوات عندما تتحلل ذراته. عادةً ما تتحلل الذرات عشوائيًا إلى حد ما، مطلقة النيوترينوات في جميع الاتجاهات وفي أوقات غير متوقعة. لكن إذا كانت الذرات في حالة تكاثف بوز-أينشتاين، فمن المفترض أن يتزامن سلوكها، متضمنًا عملية التحلل.

يشبه هذا إلى حد ما الليزر التقليدي، الذي ينتج الفوتونات وينظمها في خط مرتب. النتيجة النهائية يجب أن تكون شعاعًا ساطعًا من النيوترينوات موجهًا في اتجاه واحد، خلال دقائق من الوصول إلى درجة الحرارة المناسبة.

رصد نيوترينو في أثناء تفاعله يشبه لعبة الاحتمالات، فأفضل تجاربنا الحالية تعتمد على مراقبة كميات هائلة من الماء أو الجليد في بيئات منخفضة التداخل، والانتظار للحظة النادرة التي يصطدم فيها نيوترينو بنواة تحت المراقبة. معرفة مكان تواجد النيوترينوات، ضمن حجم أصغر بكثير، يساعد على زيادة فرص نجاح هذه اللعبة لصالحنا.

القدرة على اكتشاف النيوترينوات ودراستها بشكل أكثر موثوقية قد تساعدنا على حل بعض الألغاز الكبرى في الفيزياء، يشمل ذلك طبيعة المادة المظلمة، ولماذا لم تقضِ المادة المضادة على الكون كما نعرفه.

يمكن أيضًا استغلال ميل النيوترينوات لعدم التفاعل مع المادة في إنشاء اتصالات يمكن إرسالها مباشرةً عبر الأشياء، وحتى تحت الأرض، وبالطبع الخطوة الأولى هي التحقق هل بالإمكان فعلًا بناء ليزر للنيوترينو.

يقول جوزيف فورماجيو، فيزيائي في MIT: »إذا تبين أنه يمكننا إثبات ذلك في المختبر، عندها يمكن للناس التفكير: هل يمكننا استخدام هذا بوصفه كاشفًا للنيوترينوات؟ أو شكلًا جديدًا من أشكال الاتصال؟ هذا هو المهم«.