Учёные Массачусетского технологического института пришли к выводу, что создать лазерный луч из нейтрино не удастся. Предложенная ранее схема сталкивается сразу с двумя фундаментальными препятствиями: сильной отдачей атомов при распаде и квантовыми свойствами самих нейтрино.
Нейтрино обладают почти нулевой массой и чрезвычайно слабо взаимодействуют с обычным веществом. Триллионы таких частиц каждую секунду проходят через каждый квадратный сантиметр Земли, не задерживаясь в горных породах, звёздах и человеческом теле. С момента открытия нейтрино в 1956 году физики пытались не только обнаружить их, но и научиться управлять их потоками.
В прошлом году профессор физики Массачусетского технологического института Джо Формаджо и Бен Джонс, ранее работавший в Техасском университете в Арлингтоне, а теперь представляющий Манчестерский университет, предложили теоретический способ сфокусировать нейтрино. Они предположили, что радиоактивные атомы можно охладить до нанокельвинных температур — примерно одной миллиардной доли температуры межзвёздного пространства. В таком состоянии атомы образовали бы конденсат Бозе — Эйнштейна и начали бы вести себя как единая квантово связанная система.
Авторы идеи рассчитывали, что распад атомов в конденсате сможет синхронизироваться благодаря сверхизлучению. Тогда частицы испускались бы не в случайных направлениях, а формировали луч, похожий на лазерный. В одном из вариантов радиоактивный рубидий мог бы сократить период полураспада с 86 дней до одной минуты, однако конденсат из радиоактивных атомов пока никому получить не удалось.
В двух работах, опубликованных 2 сентября 2026 года в Physical Review Letters и Physics, профессор Массачусетского технологического института Вольфганг Кеттерле и постдокторанты Ханьчжэнь Линь и Юй-Кунь Лу проверили эту концепцию. По словам Кеттерле, каждое из выявленных препятствий само по себе делает предложение неработоспособным: «These two papers are sort of punch one and punch two. Each paper would have killed the proposal.» Исследователи учли энергию нейтрино, отдачу атомов и изменение состояния конденсата.
Первой проблемой стала отдача при распаде. Видимые фотоны несут около 1 электронвольта энергии, тогда как энергия нейтрино может быть примерно в миллион раз выше. Поэтому атом после испускания нейтрино получил бы скорость, соответствующую примерно числу Маха 10, и почти мгновенно покинул бы конденсат. Из-за этого система не успела бы сохранить необходимый квантовый «след» предыдущего испускания, а атомы продолжили бы излучать нейтрино независимо друг от друга.
Второе препятствие связано с тем, что нейтрино относятся к фермионам. В отличие от бозонов, к которым принадлежат фотоны, фермионы обладают полуцелым спином и подчиняются другим квантовым правилам. Расчёты показали, что испущенное нейтрино не усиливает последующее излучение в том же направлении, а, наоборот, снижает его вероятность. «If you describe it correctly for emitted fermions, you get an anti-memory, which makes the condensate not accelerate in a superradiant form», — объяснил Кеттерле.
Формаджо назвал проверку первоначальной идеи обычной частью научной работы и допустил, что когда-нибудь эксперимент всё же будет проведён. «Nature, as always, is the final arbiter of such things», — сказал он. Кеттерле добавил: «Creative ideas and discussions among scientists are needed to uncover nature’s surprises. But in the case of neutrino lasers, the surprise was too good to be true.» Об исследовании сообщил сайт SciTechDaily.