Científicos del MIT proponen un "láser de neutrinos" que podría generar haces de estos partículas mediante la superenfriamiento de átomos radiactivos, abriendo nuevas posibilidades en comunicación y estudios físicos.
En un avance significativo en el campo de la física, investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) han propuesto un innovador método para generar haces de neutrinos, partículas subatómicas que atraviesan la materia sin ser detectadas. Este enfoque, que podría revolucionar nuestra comprensión de estos "fantasmas" del universo, implica el uso de un láser diseñado específicamente para emitir neutrinos.
Los neutrinos son partículas extremadamente ligeras y más pequeñas que los electrones, lo que dificulta su estudio. Actualmente, los científicos dependen de reactores nucleares y aceleradores de partículas para producir átomos inestables que se descomponen en neutrinos. Sin embargo, el equipo del MIT plantea una alternativa más compacta y eficiente: un láser de neutrinos.
En un artículo publicado en Physical Review Letters, los físicos del MIT presentan la idea de enfriar un gas de átomos radiactivos a temperaturas inferiores a las del espacio interestelar. En estas condiciones extremas, se espera que los átomos actúen como una única entidad cuántica, lo que facilitaría su descomposición radiactiva sincronizada y la emisión acelerada de neutrinos.
“En nuestro concepto para un láser de neutrinos, estos serían emitidos a una velocidad mucho mayor que la habitual”, explica Ben Jones, coautor del estudio y profesor asociado en la Universidad de Texas en Arlington. El equipo ha calculado que este láser podría lograrse atrapando un millón de átomos de rubidio-83, cuyo tiempo de vida media es normalmente de 82 días.
Al enfriar estos átomos a un estado cuántico coherente, se anticipa que su descomposición radiactiva ocurra en minutos en lugar de días. “Esta es una forma novedosa de acelerar la descomposición radiactiva y la producción de neutrinos”, añade Joseph Formaggio, profesor en el MIT.
El equipo tiene planes para construir una pequeña demostración experimental con el fin de poner a prueba esta idea. Si tienen éxito, vislumbran aplicaciones fascinantes: desde nuevas formas de comunicación mediante el envío directo de partículas a través del planeta hasta fuentes eficientes de radioisótopos utilizados en imágenes médicas y diagnósticos oncológicos.
A medida que se avanza en esta investigación, surge la pregunta sobre cómo estos avances podrían utilizarse no solo para detectar neutrinos sino también como herramientas innovadoras en diversas áreas científicas y tecnológicas.
Neutrinos: una mirada al fondo cósmico
Cada átomo en el universo está acompañado por aproximadamente mil millones de neutrinos. Se cree que muchos se formaron poco después del Big Bang y persisten como parte del fondo cósmico. Además, son generados durante procesos como la fusión nuclear en el sol o la descomposición normal de materiales radiactivos.
Años atrás, tanto Formaggio como Jones exploraron cómo mejorar la producción natural de neutrinos mediante coherencia cuántica. Aunque inicialmente encontraron obstáculos significativos, sus discusiones sobre isótopos inestables llevaron a nuevas ideas sobre cómo lograr este objetivo utilizando condensados Bose-Einstein (BEC).
La superradiancia es un fenómeno óptico cuántico donde grupos de átomos emiten luz sincronizadamente. Jones sugirió aplicar este concepto al BEC radiactivo para obtener ráfagas similares pero con neutrinos. Al trabajar juntos en las ecuaciones cuánticas pertinentes, descubrieron que este enfoque podría resultar en una emisión acelerada y masiva.
Tras realizar cálculos teóricos sobre cómo se producirían los neutrinos a partir del rubidio-83 superenfriado, confirmaron que sería posible generar un haz láser-like dentro minutos. Ahora planean llevar esta teoría al laboratorio con un montaje experimental sencillo.
"Si logramos demostrarlo en el laboratorio", concluye Formaggio, "podríamos abrir nuevas vías para pensar en detectores o formas innovadoras de comunicación."