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科学家打造“捉鬼”新工具,捕捉成功率翻倍,一天能捉多少个?

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现在真的开始觉得,科学正在进入失控的发展阶段。

当“用激光器驾驭中微子”这个念头从物理学家脑海里冒出来时,不少人都会觉得这像极了科幻电影里的情节。

毕竟中微子可是出了名的“宇宙幽灵”,而现在,麻省理工学院与德克萨斯大学阿灵顿分校的研究者们,正试图把这个看似不切实际的设想变成能揭开宇宙深层奥秘的工具。



中微子是宇宙里数量最多的有质量粒子,每时每刻都有万亿个穿过我们的身体,可偏偏性子孤僻到极致,因为它和物质的相互作用少得可怜。

也正因如此,哪怕科学家们对它好奇得不得了,研究起来却处处碰壁,连捕捉它都成了天大的难题。

为了“驯服”这颗“幽灵粒子”,研究者们想出了中微子激光器的主意:核心就是把这些四处乱窜的中微子,聚成一束集中的粒子束,这样研究起来就能“有的放矢”。



而实现这个目标的关键,全在一团铷-83原子云身上。

他们要做的,是把这团原子云冷却到比星际空间还低的温度。

想想看,星际空间已是极寒之地,要比它更冷,难度可想而知。

但只有这样,原子云才能进入一种特殊状态,名叫“玻色-爱因斯坦凝聚态”(BEC)。

在这种状态下,所有原子不再是各自为政的“个体”,而是像一个统一的“量子整体”,连衰变过程都会变得同步。



要知道,铷-83本身是放射性的,正常情况下衰变时,中微子会朝各个方向乱射,根本没法聚拢。

可一旦进入BEC状态,所有原子的衰变步调一致,中微子就能朝着同一个方向“齐步走”。

这原理其实和我们熟悉的传统激光器有点像:传统激光器是让光子聚成整齐的光束,而中微子激光器,就是在原子云达到合适温度的几分钟里,造出一束明亮的、方向单一的中微子束。

在此之前,人类捕捉中微子简直是一场“靠运气的游戏”。



最先进的实验,是找个几乎没有干扰的环境,比如深埋地下的实验室,然后测海量的水或冰,就为了等那万分之一的可能:有个中微子恰好撞上原子核。

可即便如此,成功率依然低得让人无奈。

要是中微子激光器能成,我们就能提前知道中微子会出现在更小的体积里,探测成功率无疑会大大提升,这对研究来说,简直是“从步行到坐飞机”的飞跃。



更让人期待的是,一旦能可靠地探测、研究中微子,很多物理学界的“百年谜题”或许就能迎刃而解。

比如暗物质,我们知道它占了宇宙质量的大部分,却始终找不到它的踪迹,。

还有反物质,宇宙诞生时,物质和反物质本应等量存在,可现在我们看到的几乎全是物质,反物质去哪了?中微子或许能给出答案。



除此之外,中微子几乎不与物质相互作用的特性,还藏着通信的新可能:未来或许能造出穿透物体、甚至穿透地下的通信技术。

不过这一切美好的设想,都得先迈过一道坎:验证中微子激光器的可行性。

就像麻省理工学院的物理学家约瑟夫・福马乔说的:“如果这能在实验室中实现,人们就可以开始思考,我们能否用它来制造中微子探测器?或者用它来进行新型通信?真正的乐趣才刚刚开始。”



说到底,中微子激光器就像一场“豪赌”,赌的是人类对微观世界的掌控力,赌的是我们破解宇宙奥秘的决心。

它或许还很遥远,或许会遇到无数挫折,但只要研究者们还在向前走,这场从科幻到现实的跨越,就永远值得期待。

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