فیزیکدانان ایدهی «لیزر نوترینو» را مطرح کردند: شتاب واپاشی ۱۰۰هزار برابری و امکان ساخت منبع رومیزی ذرات شبحوار
عنوان خبر: فیزیکدانان ایدهی «لیزر نوترینو» را مطرح کردند: شتاب واپاشی ۱۰۰هزار برابری و امکان ساخت منبع رومیزی ذرات شبحوار
ژانر/موضوع: فیزیک کوانتومی
تاریخ انتشار خبر: 10 سپتامبر 2025
لینک خبر: mit.edu
چکیده:
دانشمندان MIT و دانشگاه تگزاس ایدهای شگفتانگیز ارائه کردهاند: ساخت «لیزر نوترینو» با سرد کردن اتمهای رادیواکتیو تا رسیدن به یک حالت همدوس کوانتومی. بر اساس محاسبات آنها، این روش میتواند سرعت واپاشی را بیش از ۱۰۰هزار برابر افزایش دهد و پرتوهایی فشرده و همانند لیزر از نوترینوها ایجادکند. تاکنون تولید پرتوهای نوترینو تنها با شتابدهندههای ذرات غولپیکر یا رآکتورهای هستهای ممکن بود و همین امر تحقیقات را به چند مرکز محدود کرده است. اما روش تازه راه را برای منابع نوترینویی رومیزی هموار میکند و میتواند کاربردهایی نوین از جمله ارتباطات امن و پیامرسانی در اعماق فضا را امکانپذیر سازد. این پژوهش، بر پایهی تشکیل یک چگالش بوز-اینشتین از اتمهای روبیدیوم-۸۳ است؛ حالتی که در آن پدیده اَبَرگسیل، نوترینوها را تقریباً همزمان آزاد میکند. هرچند این ایده هنوز نظری است، اما اگر در آزمایشگاه تحقق یابد، نقطه عطفی در مهار یکی از گریزانترین ذرات جهان خواهد بود.
شرح کامل خبر:
پژوهشگران مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) و دانشگاه تگزاس در آرلینگتن روشی نوین برای تولید پرتوهای نوترینو پیشنهاد دادهاند. نوترینوها ذراتی بسیار سبک و تقریباً نامرئیاند که به ندرت با ماده برهمکنش میکنند. این تیم معتقد است با خنککردن اتمهای رادیواکتیو تا رسیدن به حالت کوانتومی منسجم، میتوان واپاشی هستهای را بیش از ۱۰۰هزار برابر تسریع کرد و منابع نوترینویی فشرده و شبیه لیزر ساخت.
تا امروز تولید پرتوهای نوترینو تنها از طریق رآکتورهای هستهای عظیم یا شتابدهندههای پرانرژی امکانپذیر بود؛ زیرساختهایی چنان بزرگ و پرهزینه که تنها چند مرکز در جهان در اختیار دارند. همین محدودیتها تحقیقات نوترینویی و کاربردهای احتمالی آن را کند کرده است. طرح تازه امکان ساخت سامانهای رومیزی را پیش میکشد؛ مسیری که میتواند دسترسی به آزمایشهای نوترینویی را برای دانشمندان بیشتری فراهم کند و فناوریهایی را ممکن سازد که پیشتر غیرقابل تصور بود.
این ایده بر پایه همدوسی کوانتومی است؛ حالتی که در آن مجموعهای از اتمها رفتاری هماهنگ و یکپارچه دارند. اگر بخواهیم آن را ساده کنیم، میتوان آن را با یک گروه کُر مقایسه کرد: وقتی همهی خوانندگان یک نُت را همزمان میخوانند، صدا بسیار تقویت میشود، اما در یک جمع شلوغ که هر کس چیزی را بینظم زمزمه میکند، اثر کلی از بین میرود. در اینجا نیز واپاشی هماهنگ اتمها میتواند به جای تابش قطره قطره، سیلی از نوترینوها را یکباره آزاد کند.
این پیشنهاد را جوزف فورماجیو، فیزیکدان MIT، و بن جونز از دانشگاه تگزاس در آرلینگتن ارائه کردهاند. محور طرح آنها چگالش بوز-اینشتین از اتمهای رادیواکتیو روبیدیوم-۸۳ است. محاسبات نشان میدهد یک میلیون اتم روبیدیوم-۸۳ که به طور معمول برای واپاشی نیمی از آنها ۸۲ روز زمان لازم است، در صورت قرار گرفتن در یک چگالش منسجم میتوانند بیشتر نوترینوهای خود را تنها در عرض چند دقیقه آزاد کنند. این پدیده که «اَبَرگسیل» نام دارد، پیشتر در مورد فوتونها مطالعه شده اما تاکنون برای نوترینوها به کار نرفته است.
مکانیزم پیشنهادی چنین است:
ابتدا بخار روبیدیوم-۸۳ با لیزرها تا رسیدن به حالت چگالش بوز-اینشتین خنک میشود؛ حالتی عجیب که در آن اتمها مانند یک ذره کوانتومی واحد رفتار میکنند. در این حالت همزمانی کوانتومی واپاشیها را برمیانگیزد و موجی از نوترینوها تقریباً به طور همزمان آزاد میشود. برای تجسم ساده، کافی است آن را با مسابقهی دویی مقایسه کنید که همهی دوندهها با صدای شلیک آغاز همزمان حرکت میکنند، نه اینکه یکییکی وارد پیست شوند.
چنانچه این ایده عملی شود، چشماندازهای کاربردی گستردهای پیش روست. در کوتاهمدت، منابع نوترینویی فشرده میتوانند پژوهشهای بنیادی فیزیک را پشتیبانی کنند و روشهای تازهای برای آشکارسازی ذرات در اختیار بگذارند. در افقهای بلندتر، پرتوهای نوترینویی شاید ارتباطات را متحول کنند: از آنجا که نوترینوها میتوانند بدون مانع از درون زمین عبور کنند، میتوانند پایهی سامانههای ارتباطی امن در فواصل بسیار دور یا حتی ابزار مخابره در اعماق فضا شوند؛ جایی که امواج رادیویی دیگر کارآمد نیستند. حتی در آیندهی دور، کاربردهایی در تصویربرداری پزشکی نیز مطرح شده است.
با این حال، این ایده فعلاً در مرحلهی نظری است و نتایج تنها بر پایهی مدلسازی ریاضی منتشر شده در مجله Physical Review Letters ارائه شدهاند. چالش اصلی، تولید و نگهداری چگالش بوز-اینشتین از اتمهای رادیواکتیو است؛ کاری که به دلیل ناپایداری آنها و نیاز به سرمایش فوقالعاده، بسیار دشوار است. نخستین گام عملی، نشان دادن حتی کمترین نشانهای از «ابرگسیل نوترینویی» در آزمایشگاه خواهد بود.
جوزف فورماجیو، یکی از نویسندگان این مقاله میگوید: «این روشی نو برای شتابدادن به واپاشی رادیواکتیو و تولید نوترینوهاست؛ چیزی که تا جایی که من میدانم تاکنون هرگز انجام نشده است.» اگر این چشمانداز به ثمر بنشیند، «لیزر نوترینو» تنها ابزاری تازه برای علم نخواهد بود، بلکه میتواند نقطه عطفی در توانایی بشر برای تولید و بهرهگیری از یکی از گریزانترین ذرات جهان باشد.
منابع:
[1] https://news.mit.edu/2025/physicists-devise-idea-lasers-shoot-beams-neutrinos-0908
[2] https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/l3c1-yg2l
دیدگاه خود را درباره این خبر با ما به اشتراک بگذارید.
