Физики Массачусетского технологического института пришли к выводу, что создание лазера на нейтрино невозможно. Исследование опубликовано в двух связанных статьях журнала Physical Review Letters. Авторы работы установили, что предложенная ранее схема не учитывала отдачу атомов и квантовые свойства нейтрино.
Идея нейтринного лазера была представлена в 2025 году. Она предполагала охлаждение облака радиоактивных атомов до состояния конденсата Бозе — Эйнштейна, при котором частицы ведут себя как единая квантовая система. Предполагалось, что это позволит усилить радиоактивный распад и получить направленный поток нейтрино.
Как сообщает MIT News, группа под руководством Вольфганга Кеттерле проверила эту гипотезу с помощью теоретической модели сверхизлучения. При испускании нейтрино атом получает сильную отдачу и покидает конденсат практически мгновенно. Из-за этого система не успевает сохранить квантовую связь, которая могла бы направить следующие нейтрино в ту же сторону.
Расчеты показали, что энергия нейтрино при радиоактивном распаде примерно в миллион раз выше энергии видимых фотонов. В результате атом после такого процесса разгоняется до скорости, сопоставимой с десятью скоростями звука. При таких условиях усиление излучения, необходимое для работы лазера, не возникает.
Вторая часть исследования связана с природой нейтрино как фермионов — частиц с полуцелым спином. Ученые выяснили, что даже при сохранении квантового следа он не способствовал бы формированию направленного пучка, а, напротив, препятствовал бы испусканию следующего нейтрино в том же направлении. По словам Кеттерле, в случае нейтринного лазера предполагаемый эффект оказался «слишком хорош, чтобы быть правдой».