Закони фізики. Вчені визнали неможливість створення нейтринного лазера

Хоча на папері ця концепція обіцяла збільшення швидкості нейтринного випромінювання у 50 000 разів, нові розрахунки засвідчили , що реалізації цього задуму перешкоджають фундаментальні закони квантової механіки, а не просто інженерні чи технологічні обмеження.

Початкова ідея ґрунтувалася на явищі надвипромінювання. Вчені планували охолодити близько мільйона радіоактивних атомів рубідію-83 до стану конденсату Бозе-Ейнштейна, у якому атоми діють як єдина квантова система. Очікувалося, що під час розпаду рубідію-83 на криптон-83 колективне випромінювання скоротить період напіврозпаду з 86 днів до 2,5 хвилин, сформувавши концентрований пучок нейтрино.

Однак фізики виявили кілька перешкод, першою з яких стала ядерна віддача. Нейтрино, що вивільняється під час розпаду, має енергію близько мільйона електрон-вольтів. Згідно із законом збереження імпульсу, утворений атом криптону набуває швидкості віддачі в кілька тисяч метрів на секунду й залишає конденсат менш ніж за мікросекунду. Це миттєво руйнує квантову когерентність, необхідну для виникнення надвипромінювання.

Другою перешкодою виявилася квантова статистика. Атоми криптону-83 є ферміонами, а отже, підпорядковуються принципу заборони Паулі, який не дозволяє тотожним частинкам перебувати в одному квантовому стані. Це блокує ланцюжок колективного розпаду одразу після першої події, залишаючи швидкість випромінювання на рівні звичайних незалежних атомів.

Крім того, надзвичайно мала довжина хвилі нейтрино (порядку пікометра) робить конус можливого колективного випромінювання занадто вузьким. Частка частинок, здатних брати участь у процесі, виявилася настільки мізерною, що підсилення становить менш ніж 10⁻¹⁶, що фактично дорівнює нулю. Водночас учені зазначають, що чітке розуміння причин цієї невдачі дає важливі підказки для розробки майбутніх квантових систем.