© news.mit.edu

Нобелевский лауреат Вольфганг Кеттерле и ученые изучили предложенную в 2025 году идею создать нейтринный лазер на базе квантово-запутанного облака из атомов и пришли к выводу, что это принципиально невозможно из-за особенностей коллективного поведения нейтрино. Это ставит под сомнение возможность использования подобных лазеров для изучения свойств нейтрино, пишут физики в статье в научном журнале Physical Review Letters.

"Мы впервые всесторонне проверили на уровне теории то, способна ли идеализированная система из большого числа атомов вести себя коллективным образом и синхронно излучать порции нейтрино и других фермионов, а не частиц света, как в обычных лазерах. Проведенные нами расчеты показывают, что подобной кооперации между атомами не возникает, что говорит о невозможности реализации предложенной идеи нейтринного лазера", - пишут ученые.

В конце 2025 года физики из США выдвинули идею, что облако из атомов рубидия-87 или других нестабильных изотопов можно заставить принять такое квантовое состояние, в котором оно будет вырабатывать сфокусированные пучки нейтрино. Создание подобного "нейтринного лазера" в теории позволило бы резко ускорить замеры массы нейтрино и наблюдения за превращениями разных типов нейтрино в другие вариации этих частиц.

Ученые проверили, можно ли реализовать эту идею на практике и заставить радиоактивные атомы распадаться фактически одновременно, если объединить их при помощи незримых квантовых связей в так называемый конденсат Бозе-Эйнштейна. Так физики называют особую квантовую форму материи, в которой все частицы коллективно ведут себя как один гигантский атом.

Для оценки реалистичности этой идеи физики создали простую компьютерную модель облака из атомов, которая учитывала все возможные квантовые взаимодействия между ними, а также то, какими свойствами обладают нейтрино и другие частицы из класса фермионов. Проведенные при ее помощи расчеты показали, что концепция нейтринного лазера не учитывает существование коллективных возбуждений фермионов, которые блокируют формирование новых нейтрино.

В результате этого каждый распадающийся атом будет испускать лишь одно нейтрино, что предотвращает формирование своеобразной "цепной реакции", позволяющей облаку из атомов порождать синхронные импульсы из множества этих частиц подобно тому, как формируются пучки фотонов в обычных лазерах. Это принципиальным образом исключает возможность создания нейтринных лазеров, подытожили профессор Кеттерле и ученые.