Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера

16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики.

Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантовое состояние вещества, в котором большое количество частиц начинает вести себя согласованно, словно единая система.

Авторы предполагали, что в таком состоянии радиоактивный распад ядер можно было бы существенно ускорить. Возникающие при распаде нейтрино должны были, по задумке, формировать плотный и направленный поток, напоминающий лазерный луч. Одновременно это означало бы значительное сокращение периодов полураспада радиоактивных ядер. Идея была необычной именно потому, что предлагала перенести хорошо известный принцип коллективного квантового излучения на частицы, которые обладают совершенно другими свойствами, чем фотоны.

Возможность такой схемы поставил под сомнение нобелевский лауреат и профессор MIT Вольфганг Кеттерле (Wolfgang Ketterle), который в 1995 году был одним из первооткрывателей Бозе - Эйнштейновских конденсатов. Вместе с физиками Ханьчжэнем Линэм (Hanzhen Lin) и Ю-Куном Лу (Yu-Kun Lu) он провел подробный теоретический анализ. В первой работе специалисты обнаружили проблему уже на самом базовом уровне: энергия нейтрино примерно в миллион раз выше энергии видимых фотонов, используемых в обычных лазерах.

Столь большая энергия имеет важное следствие. Когда радиоактивный атом испускает нейтрино, он получает сильный импульс отдачи и начинает двигаться с огромной скоростью, которая в приведенной оценке соответствует примерно Маху 10 - то есть скорости, значительно превышающей скорость современного реактивного истребителя. В результате атом практически мгновенно покидает область Бозе - Эйнштейновского конденсата. А без его длительного присутствия внутри конденсата не возникает необходимого квантового взаимодействия, способного усиливать последующие акты излучения по принципу суперрадиации.

Кеттерле объясняет проблему следующим образом: пока атом после испускания частицы остается внутри конденсата, он потенциально может оставить в коллективной квантовой системе необходимый "отпечаток", способствующий суперрадиантному излучению. Однако при энергиях нейтрино порядка миллиона электронвольт отдача оказывается настолько сильной, что атом практически мгновенно исчезает из конденсата. Таким образом, первый теоретический анализ уже показывает серьезное препятствие для формирования механизма, на котором должна была бы основываться работа нейтринного лазера.

Во второй работе исследователи рассмотрели еще более благоприятный для первоначальной идеи вариант. Они предположили, что необходимый квантовый "отпечаток" каким-либо образом все же успевает сформироваться в конденсате. Но даже в этом идеализированном случае результат оказался противоположным ожидаемому. Вместо того чтобы стимулировать испускание следующих нейтрино в том же направлении, такой отпечаток, согласно расчетам, способствовал бы излучению в противоположную сторону. Вместо усиления единого потока возникала бы антикорреляция, препятствующая формированию направленного лазероподобного луча.

Причина такого поведения связана с фундаментальными различиями между типами элементарных частиц. Нейтрино относятся к фермионам, как и электроны, тогда как фотоны являются бозонами. Эти два класса частиц подчиняются различным квантовым статистикам и правилам коллективного поведения. Именно бозонная природа фотонов позволяет им участвовать в процессах, лежащих в основе суперрадиантного лазерного излучения. В случае нейтрино аналогичный механизм оказывается невозможным. Вольфганг Кеттерле сравнил результаты двух исследований со "своеобразным первым и вторым ударом": каждое из них самостоятельно создает серьезное препятствие для исходной концепции, а вместе они формируют последовательное доказательство ее фундаментальной несостоятельности. Аналогичный вывод относится и к подобной идее лазера на основе гамма-излучения.

Со своей стороны, Джо Формаджио подчеркнул, что после появления новой научной концепции ее необходимо тщательно проверять, даже если первоначальная идея кажется перспективной. Ученый отметил, что рад тому, что предложенная ими работа стала стимулом для дальнейшего анализа и исследований, вышедших за пределы первоначального замысла. В конечном счете подобные отрицательные результаты также имеют научную ценность: они помогают точнее определить границы применимости квантовых эффектов. Поэтому история с нейтринным лазером показывает, что иногда доказательство невозможности технологии оказывается не менее важным для науки, чем создание работающего устройства.

<< Назад: Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

>> Вперед: Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Гибкий алмаз вырабатывает электричество 15.09.2026

Алмаз традиционно воспринимается как исключительно твердый и практически неподвижный материал, поэтому возможность получать из него электричество при механической деформации долгое время казалась невероятной. В начале XX века алмаз относили к непьезоэлектрическим материалам, то есть считалось, что при сжатии или изгибе он, в отличие от кварца, не способен создавать электрический заряд. Однако исследователи из Университета Гонконга обнаружили, что при определенных условиях это представление требует пересмотра. Проблема заключалась прежде всего в физической природе самого минерала. Обычный алмаз настолько тверд, что заметно согнуть его практически невозможно. Поэтому специалисты использовали другой подход и изготовили из алмаза чрезвычайно тонкую гибкую мембрану. После механического воздействия на такую конструкцию измерительные приборы зарегистрировали устойчивые электрические сигналы. Эксперименты неоднократно повторяли и проводили в различных условиях, чтобы исключить случайное про ...>>

Найдена химическая причина возрастных изменений запаха кожи 14.09.2026

Запах человеческого тела меняется на протяжении всей жизни, и особенно заметные изменения могут происходить в пожилом возрасте. Речь идет не только о привычном запахе пота или особенностях гигиены: старение сопровождается целым комплексом биохимических процессов в коже, способных влиять на ее естественный запах. Ученые обнаружили одно из веществ, которое связывают с характерным ароматом, часто называемым "запахом старости". Исследователи установили, что важную роль в этом процессе играет 2-ноненаль - органическое соединение из группы ненасыщенных жирных альдегидов. Это вещество обладает характерным запахом, который нередко описывают как сочетание прогорклого масла и затхлого картона. Его количество в коже увеличивается по мере старения организма, поэтому концентрация 2-ноненаля рассматривается специалистами как одна из биохимических причин возрастного изменения запаха. По словам дерматологов, заметные изменения начинают становиться более вероятными после 40 лет. Доктор Сонал Чоуд ...>>

Случайная новость из Архива Новые DVD-рекордеры TOSHIBA 26.03.2003 Корпорация TOSHIBA ELECTRONIC COMPONENT объявила о выпуске второго поколения DVD-рекордеров, D-R1. Прибор позволяет одновременно записывать и воспроизводить, что дает пользователю записывать любимые программы прямо на DVD. Прибор имеет также массу других сервисных приложений (введение заставок и меток на записи и др.).

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026