Kdy se dočkáme neutrinového laseru? Kredit: Jose-Luis Olivares, MIT; iStock, CC BY-NC-ND 4.0.

Znáte to, když se cítíte příliš sebevědomě, zavřete oči a představíte si, jak vaším tělem každou sekundu pronikají biliony a biliony neutrin. Je to jako stát v příboji, o kterém vůbec nevíte. Neutrina prosáknou skrz atomy a nezanechají po sobě sebemenší stopy. Jsou to nejhojnější hmotné částice ve vesmíru, pokud víme, byť jejich hmotnost je zcela nicotná. Kvůli jejich netečnosti toho ale o nich víme jen málo.

Joseph Formaggio. Kredit: MIT

Dvojice fyziků z MIT (Massachusetts Institute of Technology), Ben Jones a Joseph Formaggio, právě upoutala velkou pozornost návrhem, že bychom mohli zkoumat neutrina a také získat zajímavé praktické aplikace, s využitím neutrinového laseru. Nejde o žádnou mamutí konstrukci, tenhle laser by se měl vejít na pracovní stůl. Pokud by někdo tenhle koncept vzal a neutrinový laser postavil, bude první na světě.

Jednoduché jak facka? Kredit: APS/Alan Stonebraker.

Jak by neutrinový laser fungoval? Potřebujete plyn z atomů radioaktivních izotopů, zmrazený blízko k absolutní nule, čímž se synchronizuje jejich radioaktivní rozpad. V tomto kvantovém stavu budou atomy izotopů vyzařovat neutrina, podobně jako jsou vyzařovány fotony v konvenčních laserech. Jak říká Jones, neutrina budou v neutrinovém laseru vyzařována mnohem rychleji než normálně.

Radioaktivní izotopy obvykle s rozpadem příliš nespěchají, tedy pokud nemají extrémně krátký poločas rozpadu. Například rubidium-83 má poločas rozpadu 82 dní (podobnost čísel je nešťastnou souhrou okolností), což znamená, že se polovina atomů tohoto izotopu rozpadne za necelé tři měsíce.

Jones s Formaggiem ale spočítali, že když zchladí milion atomů rubidia-83 do podoby Bose-Einsteinova kondenzátu čili kvantového stavu, v němž se všechny zúčastněné atomy chovají jako jediný atom, za pár minut se dostaví synchronizovaný rozpad atomů rubidia-83, který vytvoří pěkně koherentní proud neutrin. Přivítejte neutrinový laser.

Pokud se to podaří, neutrinový laser bude pecka. Mohl by se intenzivně uplatnit ve výzkumu neutrin. Ve hře jsou ale i velmi praktické aplikace. Jednou z možností je komunikace. Neutrina procházejí běžnou hmotou jako nůž máslem, klidně skrz oceán nebo celou Zemi či hluboko do vesmíru. Kdo by nechtěl takový komunikační paprsek?

Nebude to úplně snadné. Zatím ještě nikdo neudělal Bose-Einsteinův kondenzát z radioaktivních izotopů. Bude to chtít extrémně přesné manipulace a podobně. Jones s Formaggiem jsou nicméně optimističtí a počítají s tím, že je to možné zvládnout. A až se to jim nebo někomu jinému povede? Formaggio na to, jistě s šibalským výrazem: „Pak teprve začne ta pravá legrace.“

Video: CNNP 2017 - Formaggio Joseph

Literatura

Interesting Engineering 8. 9. 2025.

Physical Review Letters 135: 111801.