Физики хотели создать «лазер» из нейтрино — квантовая механика запретила это

Идея нейтринного лазера обещала превратить слабый радиоактивный распад в мощный направленный поток практически неуловимых частиц. Однако физики MIT обнаружили сразу несколько фундаментальных ограничений: проблема заключается не в технологиях, а в самих законах квантовой механики.

Физики хотели создать «лазер» из нейтрино — квантовая механика запретила это

Нейтрино почти не взаимодействуют с веществом и способны беспрепятственно проходить сквозь планеты, поэтому создание управляемого интенсивного пучка таких частиц могло бы открыть необычные возможности для фундаментальной физики. Ранее ученые предложили получать его с помощью примерно миллиона чрезвычайно холодных атомов рубидия-83.

Атомы предполагалось превратить в бозе-эйнштейновский конденсат, заставив их вести себя как единая квантовая система. При распаде рубидия-83 в криптон-83 испускается нейтрино, а коллективный эффект сверхизлучения теоретически мог многократно ускорить этот процесс. Расчеты авторов первоначальной идеи позволяли сократить характерное время распада с 86 дней примерно до 2,5 минуты.

Два новых теоретических исследования MIT показали, почему этого, вероятно, не произойдет. Первой проблемой стала огромная по атомным меркам отдача: после испускания нейтрино атом криптона разгоняется до нескольких тысяч метров в секунду и почти мгновенно покидает конденсат. Тем самым разрушается квантовая когерентность, необходимая для коллективного излучения.

Даже устранение отдачи не спасло бы концепцию. Криптон-83 относится к фермионам, а принцип запрета Паули не позволяет таким частицам занимать одинаковое квантовое состояние. В результате предполагаемая цепочка коллективных распадов фактически блокируется уже после первого события.

Исследователи обнаружили и третье препятствие. Длина волны возникающих нейтрино настолько мала, что лишь ничтожная доля частиц могла бы участвовать в коллективном направленном излучении. Для системы из миллиона атомов расчетное усиление составляет около 10⁻¹⁶ или меньше — практически нулевой результат.

Таким образом, предложенный нейтринный лазер оказался не просто чрезвычайно сложным для реализации. По расчетам физиков, его принцип работы одновременно блокируют атомная отдача, квантовая статистика и недостаточное коллективное взаимодействие. Авторы считают, что результат все равно полезен: он позволяет точнее определить границы, в которых могут работать подобные коллективные квантовые эффекты.

Читайте также

Древний «американский гепард» оказался вовсе не гепардом

Древний «американский гепард» оказался вовсе не гепардом

ИИ обнаружил шесть поясов аномалий на границе ядра Земли

ИИ обнаружил шесть поясов аномалий на границе ядра Земли

Гормон голода предскажет осложнение беременности точнее ультразвука

Гормон голода предскажет осложнение беременности точнее ультразвука

Остеопатия снижает депрессию эффективнее таблеток

Остеопатия снижает депрессию эффективнее таблеток

Ученые выяснили, как физическая активность в детстве может повлиять на организм во взрослом возрасте

Ученые выяснили, как физическая активность в детстве может повлиять на организм во взрослом возрасте

Ученые разгадали происхождение загадочного сигнала в квантовом материале

Ученые разгадали происхождение загадочного сигнала в квантовом материале

Ученые разработали низкоуглеродный бензин с октановым числом до 102

Ученые разработали низкоуглеродный бензин с октановым числом до 102

Ученые впервые напрямую проверили принцип Эйнштейна на падающем квантовом объекте

Ученые впервые напрямую проверили принцип Эйнштейна на падающем квантовом объекте

Миссии NASA, которые изменили историю освоения космоса

Миссии NASA, которые изменили историю освоения космоса

15 технологий древности, которыми человечество пользуется до сих пор

15 технологий древности, которыми человечество пользуется до сих пор

Те самые редкоземельные металлы: что в них редкого и зачем они вообще нужны

Те самые редкоземельные металлы: что в них редкого и зачем они вообще нужны

Семь самых больших машин в истории: гиганты весом в тысячи тонн и длиной в километры

Семь самых больших машин в истории: гиганты весом в тысячи тонн и длиной в километры

Эмуляция PS5 на ПК сделала большой шаг вперед — GTA V уже работает на ПК при 40–60 FPS

Эмуляция PS5 на ПК сделала большой шаг вперед — GTA V уже работает на ПК при 40–60 FPS

NASA расширила сеть связи с Вояджером и десятками других аппаратов в дальнем космосе

NASA расширила сеть связи с Вояджером и десятками других аппаратов в дальнем космосе

Электромобили с самым большим запасом хода в 2026 году: от Lucid Air до Mercedes-Benz EQS

Электромобили с самым большим запасом хода в 2026 году: от Lucid Air до Mercedes-Benz EQS

Цифровая модель предотвратит трещины в деталях авиадвигателей

Цифровая модель предотвратит трещины в деталях авиадвигателей