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:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Наушники Neurable One с мониторингом концентрации и усталости мозга 10.10.2026

Современные наушники постепенно превращаются из обычного аудиоустройства в персональный электронный помощник. Они уже умеют подавлять окружающий шум, анализировать качество звука и отслеживать некоторые параметры физического состояния человека. Американская компания Neurable пошла еще дальше и предложила использовать наушники для оценки активности мозга, чтобы определить, насколько человек сосредоточен, испытывает умственное напряжение или начинает уставать. Новая модель получила название Neurable One и оснащена 12 датчиками, способными регистрировать электрическую активность мозга. В основе технологии лежит электроэнцефалография, или EEG, применяемая для фиксации электрических сигналов, возникающих при работе нервной системы. Датчики размещены во внутренних накладках наушников и начинают получать информацию сразу после того, как пользователь надевает устройство. Затем специальное приложение анализирует полученные данные и оценивает текущее состояние человека. Разработчики предус ...>>

Климатический кризис меняет питание детей и влияет на их здоровье 09.10.2026

Когда говорят о влиянии климатических изменений на здоровье человека, чаще всего вспоминают экстремальную жару, наводнения, засухи или лесные пожары. Однако последствия глобального потепления могут проявляться гораздо менее заметно. Один из таких механизмов связан с продовольствием: изменения климата способны влиять на урожайность, стоимость продуктов и их доступность, а через это - на качество питания детей. Особое значение эта проблема приобретает в первые годы жизни. Дети в возрасте до пяти лет особенно чувствительны к недостатку необходимых питательных веществ, поскольку именно в этот период питание и окружающая среда тесно связаны с ростом организма, развитием и формированием иммунной системы. Если полноценная пища становится менее доступной, последствия могут проявляться не сразу, но отражаться на здоровье ребенка в дальнейшем. Бразильские исследователи попытались определить, где подобные проблемы могут пересекаться с климатическими факторами. Для этого специалисты разработ ...>>

Случайная новость из Архива SSD-накопитель Transcend ESD420 20.07.2025 Компания Transcend перезентовала SSD Transcend ESD420 - новый портативный и производительный накопитель с уникальной системой крепления. Основная особенность устройства заключается в наличии встроенного магнита, который позволяет легко прикрепить его к задней панели iPhone, поддерживающего MagSafe. Это делает использование внешнего хранилища особенно удобным в полевых условиях, когда важно снимать видео без тряски и задержек, а свободное место заканчивается на глазах. Инженеры компании Transcend позаботились о совместимости: накопитель можно подключить напрямую через кабель USB-C - USB-C, что особенно актуально для последних моделей iPhone. Благодаря этому подключению устройство способно поддерживать ресурсоемкие функции, такие как запись в формате 4K ProRes прямо на внешний SSD, обходя ограничения встроенной памяти. Накопитель выполнен в компактном корпусе и весит всего 48 грамм, что делает его почти незаметным при использовании. Внешняя оболочка обладает ударопрочными характеристиками военного стандарта, что обеспечивает устойчивость к падениям и вибрациям. Такие параметры делают устройство пригодным для съемок на ходу, в том числе в сложных условиях. ESD420 поступает в продажу в цветах, гармонирующих с корпусами современных iPhone - золотом и темно-сером. Магнит позволяет крепить устройство не только к телефону, но и к другим металлическим поверхностям, например, на стойку штатива, корпус камеры или любую металлическую панель. Это расширяет сценарии использования и делает устройство особенно гибким в работе. Что касается технических характеристик, накопитель доступен в объемах 1, 2 и 4 ТБ, а максимальная скорость чтения и записи заявлена на уровне до 2000 МБ/с. Это делает его подходящим не только для записи видео, но и для быстрого переноса больших объемов данных. По умолчанию диск отформатирован в exFAT, что обеспечивает совместимость как с macOS, так и с Windows без необходимости переустановки системы файлов.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026