ЗАКОНЫ ФИЗИКИ. УЧЕНЫЕ ПРИЗНАЛИ НЕВОЗМОЖНОСТЬ СОЗДАНИЯ НЕЙТРИННОГО ЛАЗЕРА - NV ТЕХНО
Законы физики. Ученые признали невозможность создания нейтринного лазера
Нейтринный лазер создать невозможно, считают ученые/иллюстративное фото (Фото: unsplash)
Исследователи из Массачусетского технологического института опубликовали два теоретических исследования, доказывающих фундаментальную невозможность создания нейтринного лазера.
Хотя на бумаге концепция обещала увеличение скорости нейтрино излучения в 50 000 раз, новые расчеты показали, что реализации этого замысла препятствуют базовые законы квантовой механики, а не просто инженерные или технологические ограничения.
Первоначальная идея базировалась на явлении сверхизлучения. Ученые планировали охладить около миллиона радиоактивных атомов рубидия-83 до состояния конденсата Бозе-Эйнштейна, в котором атомы действуют как единая квантовая система. Ожидалось, что при распаде рубидия-83 в криптон-83 коллективное излучение сократит период полураспада с 86 дней до 2,5 минут, сформировав концентрированный пучок нейтрино.
Однако физики обнаружили несколько преград, первой из которых стала ядерная отдача. Высвобождающееся во время распада нейтрино имеет энергию около миллиона электронвольт. По закону сохранения импульса образовавшийся атом криптона получает скорость отдачи в несколько тысяч метров в секунду и оставляет конденсат менее чем за микросекунду. Это мгновенно разрушает квантовую когерентность, необходимую для возникновения сверхизлучения.
Вторым препятствием оказалась квантовая статистика. Настоящие атомы криптона-83 являются фермионами, а следовательно, подчиняются принципу запрета Паули, который не позволяет тождественным частицам находиться в одном квантовом состоянии. Это блокирует цепочку коллективного распада сразу после первого события, оставляя скорость излучения на уровне обычных независимых атомов.
Кроме того, чрезвычайно короткая длина пикометра волны нейтрино делает конус возможного коллективного излучения слишком узким. Доля частиц, способных участвовать в процессе, оказалась настолько скудной, что усиление составляет менее 10⁻¹⁶, что фактически равно нулю. При этом ученые отмечают, что четкое понимание причин этой неудачи дает важные подсказки для разработки будущих квантовых систем.
Законы физики. Ученые признали невозможность создания нейтринного лазера
Нейтринный лазер создать невозможно, считают ученые/иллюстративное фото (Фото: unsplash)
Исследователи из Массачусетского технологического института опубликовали два теоретических исследования, доказывающих фундаментальную невозможность создания нейтринного лазера.
Хотя на бумаге концепция обещала увеличение скорости нейтрино излучения в 50 000 раз, новые расчеты показали, что реализации этого замысла препятствуют базовые законы квантовой механики, а не просто инженерные или технологические ограничения.
Первоначальная идея базировалась на явлении сверхизлучения. Ученые планировали охладить около миллиона радиоактивных атомов рубидия-83 до состояния конденсата Бозе-Эйнштейна, в котором атомы действуют как единая квантовая система. Ожидалось, что при распаде рубидия-83 в криптон-83 коллективное излучение сократит период полураспада с 86 дней до 2,5 минут, сформировав концентрированный пучок нейтрино.
Однако физики обнаружили несколько преград, первой из которых стала ядерная отдача. Высвобождающееся во время распада нейтрино имеет энергию около миллиона электронвольт. По закону сохранения импульса образовавшийся атом криптона получает скорость отдачи в несколько тысяч метров в секунду и оставляет конденсат менее чем за микросекунду. Это мгновенно разрушает квантовую когерентность, необходимую для возникновения сверхизлучения.
Вторым препятствием оказалась квантовая статистика. Настоящие атомы криптона-83 являются фермионами, а следовательно, подчиняются принципу запрета Паули, который не позволяет тождественным частицам находиться в одном квантовом состоянии. Это блокирует цепочку коллективного распада сразу после первого события, оставляя скорость излучения на уровне обычных независимых атомов.
Кроме того, чрезвычайно короткая длина пикометра волны нейтрино делает конус возможного коллективного излучения слишком узким. Доля частиц, способных участвовать в процессе, оказалась настолько скудной, что усиление составляет менее 10⁻¹⁶, что фактически равно нулю. При этом ученые отмечают, что четкое понимание причин этой неудачи дает важные подсказки для разработки будущих квантовых систем.