Necesito un kilogramo de neutrinos. ¿Cuáles son los retos?

Los neutrinos tienen muy poca masa y reaccionan muy débilmente con casi todo.

Una forma de atraparlo es simplemente usar la gravedad. Incluso los fotones pueden quedar atrapados en los agujeros negros, por lo que creo que es bastante razonable tratar de recolectar neutrinos colocando un objeto extremadamente pesado cerca del sol y colocando una botella alrededor de los neutrinos que lo orbitan (la "botella" real es solo para las apariencias y no no haría nada, aunque supongo que podría conectarlo al agujero negro para que algo pudiera llevar la botella, lo que movería el agujero negro, lo que haría que los neutrinos lo siguieran).

En su caso, desea 1 kg de neutrinos en una "botella", por lo que no es suficiente tener estos neutrinos dando vueltas en una órbita grande. Pero si creó un agujero negro que tiene una esfera de fotones (radio en el que los fotones quedan atrapados) del tamaño de una botella, entonces es posible que los neutrinos puedan circular en una órbita del tamaño de una botella. Júpiter tiene aproximadamente la masa necesaria para tener un "radio de Schwarzschild" de$\approx 3m$entonces, si tuviera algo de ese orden de magnitud, entonces podría usarse para recolectar los neutrinos. (Aunque, en mi ejemplo, lo resuelvo con luz, mientras que las órbitas serán diferentes ya que los neutrinos tienen una masa pequeña. ¿Quizás alguien aquí pueda hacer los detalles aquí con más rigor?)

No es tan fácil transportar un miniagujero negro con la masa de Júpiter. Además, recolectar estos neutrinos será una tarea difícil, ya que la sección transversal de los neutrinos del sol que tienen órbitas estables del tamaño de una botella (que están atrapadas por nuestro agujero negro) es probablemente muy pequeña. Un truco que podría funcionar aquí es usar lentes gravitacionales para tratar de enfocar los neutrinos provenientes del sol en un área más pequeña (aunque wikipedia me dice que las lentes gravitacionales no son como la óptica y no tienen un punto focal, así que No estoy seguro si esto funciona).

Además, para agregar a las complicaciones, los neutrinos, tanto famosos como extraños, oscilan entre "sabores" a medida que se propagan a largas distancias, lo que puedo imaginar solo complica la situación.

¡Buena pregunta! Supongo que la única forma sería inventar algún dispositivo de energía negativa que haga que el espacio (tiempo) se expanda. Para esto, tienes que crear alguna materia exótica. Los neutrinos en tu botella tienen una "ligera" tendencia a escapar de ella. Si pones el dispositivo alrededor de la botella, el espacio alrededor se expandirá hacia la botella y los neutrinos no podrán escapar. Cada vez que creen que la superficie de la botella está a su alcance, retrocede. Tal vez la botella se rompa, pero si la haces lo suficientemente fuerte (lo que también requiere bastante ingenio), "gato en la caja de arena" ("kat in 't bakkie"), como la expresión en holandés significa algo " fácil". También debe asegurarse de que el espacio alrededor de la botella no se vea afectado.

Así que tal vez sea más fácil hacer que aparezca un campo de fuerza en la botella. Un campo de fuerza débil, ya que esta es la única fuerza que interactúa con los neutrinos. Necesitas una cantidad de bosones W para eso. Para ser comprado en el CERN. Si encuentra una manera de hacer que duren lo suficiente (son bastante masivos, por lo que no es necesario tener en cuenta la velocidad de la luz), bombardee la botella con los bosones W y los neutrinos pueden permanecer dentro. Creo que esta es la única manera. Tal vez poner un dispositivo productor de W alrededor de la botella también funcione. Sin embargo, el problema se traslada a poner las partículas W dentro de una botella, o crear un dispositivo de creación de partículas W (crear un dispositivo productor de campo de fuerza débil).

¿Cómo recolectar los neutrinos en primer lugar? Los neutrinos fríos viajan a la velocidad de la luz y continuarán con esta velocidad después de interactuar con un campo de fuerza débil. Como se dijo en un comentario, se necesitan cinco años de espera para ver una cantidad de 5 kilogramos de neutrinos pasar por la Tierra. Por lo tanto, coloque dispositivos alrededor del Sol para dirigir todos los neutrinos salientes hacia la Tierra (aunque una espera de cinco años no debería ser demasiado larga para salvar al mundo del desastre inducido por el hombre, como se está desarrollando lentamente en la actualidad). El dispositivo debería producir partículas W, ya que estos son los únicos medios para interactuar (aunque las partículas Z también lo harán). Puede usar el mismo dispositivo para redirigir los neutrinos que, de otro modo, atravesarían la Tierra. Una vez que los haya redirigido (enfocado) hacia su botella, luego puede hacer que se muevan en pequeños círculos bombardeándolos con partículas W bien ajustadas y luego colocarlos (nuevamente con partículas W) dentro de su botella. Este dispositivo tendrá que estar en funcionamiento constantemente porque de lo contrario, los neutrinos se escaparán. Puede, por seguridad, colocar el dispositivo de expansión espacial alrededor de la botella, aunque tal vez la Tierra no sobreviva a esto. No estoy seguro de si puede aplicar la expansión de espacio localmente.

La segunda opción Como sabes, un neutrino se produce cuando dos protones se fusionan. Para que aparezca un kilogramo de neutrinos, ¿cuántos protones se necesitan? Entonces necesitas saber la masa de un neutrino. Para el neutrino más ligero, esto es$1.25 \cdot 10^{-37}(kg)$. Así que para un kilo necesitamos alrededor$10^{37}$neutrinos y necesitamos el doble de protones. Sabiendo que la masa de un protón es$1.8\cdot 10^{-27}(kg)$, necesitamos sobre$3.6 \cdot 10^{10}(kg)$. En palabras, unos treinta y seis mil millones de kilogramos. Esa es una gran pila de protones, pero manejable. Hacer que se fusionen también es manejable. La mejor manera (creo) es colocar dos caparazones esféricos alrededor de la botella y dejar que se produzca la reacción de fusión entre ellos. Así que la producción de neutrinos ha sido atendida. ¿Cómo dejar que se queden en la botella? Siempre tienes que incluir la gravedad o la fuerza de la semana para hacer esto. Usaré partículas W (o Z). Coloca una serie de pistolas de partículas W y Z cerca de tu botella y dirígelas hacia ella. Si las pistolas envían tres (seis, dos planos paralelos para cada dirección) lluvias perpendiculares de partículas alrededor de la botella, los neutrinos podrían permanecer en la botella. El problema será que esto solo se podrá aplicar después de haber llenado la botella. La botella en sí no es

Para responder a su pregunta, sus problemas serían enormes, por decir lo menos. Pero si tiene éxito, la recompensa será considerable.