Científicos estadounidenses presentan el concepto del 'primer láser de neutrinos del mundo'
El láser de neutrinos continúa siendo un concepto teórico porque los científicos primero deben superar importantes desafíos
Un grupo de físicos del MIT y otras institucionales colaboradoras han propuesto un nuevo tipo de láser que emite neutrinos en lugar de luz. Este invento podría revolucionar la forma en que los científicos estudian algunas de las partículas más misteriosas del universo. El innovador método utilizaría un estado de la materia cercano al cero absoluto.
Los neutrinos son partículas subatómicas que resultan imprescindibles para comprender algunos de los procesos más básicos del universo. Se caracterizan por su naturaleza escurridiza y propiedades únicas. Están presentes en casi todo el universo, ya que se producen en gran cantidad en varios procesos astrofísicos y nucleares. También se producen en la Tierra a partir de la desintegración radiactiva de elementos pesados como el uranio y el torio.
Debido a su naturaleza escurridiza (a los neutrinos se los conoce como "partículas fantasma"), los científicos recurren a instalaciones altamente preparadas para su estudio, las conocidas como detectores de neutrinos, véase el Super-Kamiokande en Japón o el Observatorio de Neutrinos IceCube. El nuevo láser podría ser la revolución que los científicos necesitaban para comprenderlos más a fondo.
El láser proporcionaría una nueva y poderosa herramienta a los físicos
Hasta ahora, los físicos, para generar neutrinos, utilizaban instalaciones como reactores nucleares o aceleradores de partículas. Estas instalaciones no son solo enormes, sino muy complejas y costosas. Incluso con ellas, el control de los neutrinos y es extremadamente difícil. Con el nuevo láser de neutrinos propuesto por los investigadores se ofrece un enfoque diferente: "un sistema compacto, potencialmente del tamaño de una mesa, que podría producir haces de neutrinos intensos y controlados".
La idea central del concepto se basa en el principio de funcionamiento de los láseres convencionales. En un láser normal, los átomos se excitan y luego se estimulan para emitir fotones en un haz coherente y sincronizado. El láser de neutrinos adapta esta idea, pero reemplaza los fotones por neutrinos.
Los físicos, con este láser, proponen enfriar una nube de átomos radiactivos, como el rubidio 83, a temperaturas inferiores a la del espacio interestelar. En esas condiciones extremas, los átomos forman un estado cuántico especial conocido como condensado de Bose-Einstein, donde se comportan como una entidad única y unificada.
En este estado, se espera que los átomos experimenten una desintegración radiactiva sincronizada en lugar de aleatoria, pudiendo producir una ráfaga rápida y concentrada de neutrinos, formando el deseado haz. Si bien los átomos de rubidio-83 tardan semanas en desintegrarse, en dicho estado cuántico, el proceso podría ocurrir en minutos.
De crearse el láser, proporcionaría una nueva y poderosa herramienta a los físicos para estudiar las propiedades de los neutrinos con una precisión hasta ahora imposible. El láser ayudaría a responder preguntas importantes sobre el universo, como la naturaleza de la materia oscura o por qué la materia predomina sobre la antimateria.
El láser también se podría utilizar para otras cosas. Por ejemplo, para la comunicación a través de la Tierra, llegando a lugares subterráneos o submarinos donde las señales convencionales fallan. El proceso, incluso, podría generar isótopos radiactivos útiles para imágenes médicas y diagnóstico de cáncer.
Por desgracia, el láser de neutrinos no es más, al momento de escribir estas líneas, un concepto teórico. Para que sea realidad, los científicos primero deben superar importantes desafíos, como la creación de un condensado de Bose-Einstein a partir de átomos radiactivos; una hazaña la cual todavía no se ha conseguido. También es necesario un mantenimiento de las condiciones precisas necesarias para la desintegración sincronizada.