Физики исключили возможность создания нейтринного лазера предложенного типа
Расчеты показали, что нейтрино не способны усиливать коллективное излучение атомов так, как фотоны. Это исключает возможность создания нейтринного лазера по предложенной ранее схеме.
МОСКВА, 25 августа /Новости науки/. Физики из США пришли к выводу, что предложенный ранее нейтринный лазер создать невозможно. К такому результату пришли немецкие физики, изучившие коллективное испускание нейтрино квантовой системой атомов.
Идею сверхизлучающего нейтринного лазера в 2025 году предложили американские физики. В ее основе лежало предположение, что конденсат Бозе — Эйнштейна из радиоактивных атомов рубидия-83 сможет испускать нейтрино коллективно. Согласно расчетам авторов, для системы примерно из миллиона атомов эффективное время радиоактивного распада могло сократиться с 86,2 дня до нескольких минут.
Нейтринный лазер мог бы стать источником интенсивных направленных потоков нейтрино и значительно упростить эксперименты с этими частицами. В частности, его предлагалось использовать для исследования нейтринных осцилляций — превращений нейтрино одного типа в другой — и более точного изучения их массы.
«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.
Исследователи рассмотрели идеализированную систему из большого числа квантово связанных атомов. В обычном сверхизлучении атомы способны испускать фотоны коллективно: интенсивность такого процесса может расти пропорционально квадрату числа частиц. Расчеты ученых показали, что для нейтрино этого не происходит — максимальная интенсивность их испускания увеличивается лишь пропорционально числу атомов.
Причина связана с тем, что нейтрино относятся к фермионам. В отличие от фотонов-бозонов, одинаковые фермионы не могут занимать одно и то же квантовое состояние. Возникающие при распаде коллективные фермионные возбуждения блокируют дальнейшее усиленное испускание нейтрино. Тот же результат можно описать как разрушительную интерференцию квантовых амплитуд испускания.
Идею сверхизлучающего нейтринного лазера в 2025 году предложили американские физики. В ее основе лежало предположение, что конденсат Бозе — Эйнштейна из радиоактивных атомов рубидия-83 сможет испускать нейтрино коллективно. Согласно расчетам авторов, для системы примерно из миллиона атомов эффективное время радиоактивного распада могло сократиться с 86,2 дня до нескольких минут.
Нейтринный лазер мог бы стать источником интенсивных направленных потоков нейтрино и значительно упростить эксперименты с этими частицами. В частности, его предлагалось использовать для исследования нейтринных осцилляций — превращений нейтрино одного типа в другой — и более точного изучения их массы.
«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.
Исследователи рассмотрели идеализированную систему из большого числа квантово связанных атомов. В обычном сверхизлучении атомы способны испускать фотоны коллективно: интенсивность такого процесса может расти пропорционально квадрату числа частиц. Расчеты ученых показали, что для нейтрино этого не происходит — максимальная интенсивность их испускания увеличивается лишь пропорционально числу атомов.
Причина связана с тем, что нейтрино относятся к фермионам. В отличие от фотонов-бозонов, одинаковые фермионы не могут занимать одно и то же квантовое состояние. Возникающие при распаде коллективные фермионные возбуждения блокируют дальнейшее усиленное испускание нейтрино. Тот же результат можно описать как разрушительную интерференцию квантовых амплитуд испускания.
