Laser de neutrinos será perigoso, mas pode valer a pena

Redação do Site Inovação Tecnológica - 10/09/2025

Ilustração de um condensado de Bose-Einstein altamente radioativo emitindo um feixe coerente de neutrinos - um laser de neutrinos.
[Imagem: SIT]

Neutrinos

Já sabemos que é possível fazer um laser surgir do nada, mas que tal fazer um laser no qual a luz é substituída por partículas de massa tão baixa que elas são quase um "nada"?

Ben Jones (Universidade do Texas) e Joseph Formaggio (MIT) idealizaram um modo de construir um laser de neutrinos, partículas tão pequenas e tão pouco sociáveis - eles interagem raramente com a matéria - que por muito tempo os cientistas acreditavam que os neutrinos não tinham massa - de fato, a massa exata de um neutrino ainda é uma grande incógnita.

Embora a qualquer momento trilhões de neutrinos estejam atravessando nossos corpos e todos os materiais existentes, sem efeito perceptível, detectá-los é muito difícil. Para isso, os grandes observatórios de neutrinos são instalados perto de usinas nucleares ou de aceleradores de partículas, onde o decaimento radioativo ou as colisões entre partículas criam vários subprodutos, incluindo neutrinos. E os criam em uma quantidade tamanha que fica menos difícil detectá-los.

Foi aí que Jones e Formaggio tiveram uma ideia: Uma maneira muito mais compacta e eficiente de gerar neutrinos, que poderá ser construída em um experimento de mesa.

"Em nosso conceito para um laser de neutrinos, os neutrinos serão emitidos a uma taxa muito mais rápida do que normalmente, como um laser emite fótons muito rápido," disse Jones.

Normalmente, os átomos de rubídio decaem radioativamente por captura de elétrons, liberando neutrinos de forma incoerente. Em temperaturas suficientemente baixas (direita), eles formam um condensado de Bose-Einstein, que gera um laser de neutrinos ao emitir essas partículas de modo coerente e direcional.
[Imagem: APS/Alan Stonebraker]

Como construir um laser de neutrinos

A ideia central para construir o laser de neutrinos envolve criar uma autêntica "explosão de neutrinos", gerada pelo resfriamento a laser (comum) de um gás de átomos radioativos a temperaturas mais baixas que as do espaço interestelar. Em temperaturas tão frias, a equipe prevê que os átomos se comportarão como uma entidade quântica, como um condensado de Bose-Einstein.

Apesar de o condensado se comportar como um único átomo gigante, na realidade serão os átomos individuais que decairão radioativamente, só que eles farão isso em sincronia.

O decaimento de átomos radioativos libera neutrinos naturalmente, e os físicos afirmam que, em um estado quântico coerente, esse decaimento deve acelerar, com a consequente produção de um número muito maior de neutrinos. Esse efeito deverá produzir um feixe amplificado de neutrinos, de forma bastante semelhante à forma como os fótons são amplificados para produzir luz laser convencional.

Como exemplo, a dupla projetou um laser de neutrinos com o aprisionamento de 1 milhão de átomos de rubídio-83 - outros elementos também poderão ser usados. Normalmente, esses átomos radioativos têm uma meia-vida de cerca de 82 dias, o que significa que metade dos átomos decai nesse período, liberando um número equivalente de neutrinos. Os físicos demonstraram que, ao resfriar o rubídio-83 a um estado quântico coerente, os átomos devem sofrer decaimento radioativo em poucos minutos.

Existem diversas outras propostas envolvendo lasers exóticos, como um laser de calor, um laser de som, um laser de raios T, um laser de raios gama e até um laser que desobedece as leis da física.
[Imagem: A. C. Overvig/A. Alù/CUNY]

Comunicações através da Terra

Os dois físicos planejam agora construir uma pequena demonstração de mesa para testar sua ideia. Não será um projeto simples, já que lidar com uma nuvem coerente de átomos radioativos é muito mais perigoso do que os perigos já normais na ciência nuclear - não será só a emissão de neutrinos que será acelerada, mas a radioatividade como um todo.

Mas, se tudo funcionar bem, incluindo as medidas de precaução, os físicos imaginam que um laser de neutrinos poderá ser usado como uma nova forma de comunicação, por meio da qual as partículas poderão ser enviadas diretamente através da Terra para estações subterrâneas, ou até mesmo para o outro lado do planeta, sem a necessidade de qualquer infraestrutura.

O laser de neutrinos também poderá ser uma fonte eficiente de radioisótopos, que, juntamente com os neutrinos, são subprodutos do decaimento radioativo. Esses radioisótopos são úteis para aprimorar imagens médicas e fazer diagnósticos de câncer.

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