Fizycy ze Stanów Zjednoczonych teoretycznie zademonstrowali fundamentalną wykonalność budowy lasera neutrinowego. Pomysł opiera się na zjawisku nadpromienistości w radioaktywnym kondensacie Bosego-Einsteina. Naukowcy obliczyli, że w kondensacie zawierającym około miliona atomów rubidu-83 okres półtrwania uległby skróceniu z 86 dni do dwóch i pół minuty. Artykuł został opublikowany w czasopiśmie „Physical Review Letters”.
Neutrina praktycznie nigdy nie oddziałują z materią, co sprawia, że ich badanie jest niezwykle trudne, pomimo odgrywania ważnej roli zarówno w astrofizyce (na przykład w dynamice supernowych), jak i w fizyce cząstek elementarnych. Obecnie naukowcy nauczyli się wykrywać jedynie kilka procesów z ich udziałem, podczas gdy parametry takie jak ich dokładna masa czy natura (Majorana lub Dirac) pozostają nieznane. Naukowcy rozwiązują problem rzadkich zdarzeń, budując gigantyczne detektory zawierające tony materiału detekcyjnego lub umieszczając detektory w pobliżu intensywnych źródeł neutrin, takich jak reaktor jądrowy. Jednak stworzenie kompaktowego, intensywnego źródła neutrin pozostaje poważnym wyzwaniem.
Ben Jones (BJP Jones) z University of Texas w Arlington i Joseph Formaggio (JA Formaggio) z Massachusetts Institute of Technology zaproponowali mechanizm podobny do superradiancji Dicke'a, w którym kolektywny rozpad jest przyspieszany przez spójne korelacje kwantowe w ośrodku. Zwykle wzmacnia to emisję fotonów, ale w kondensacie Bosego-Einsteina (BEC) wszystkie atomy mają tę samą przestrzenną funkcję falową, a warunek bliskości jest automatycznie spełniony. W rezultacie każdy kolejny rozpad staje się nierozróżnialny pod względem tego, który atom go zainicjował, a amplitudy takich procesów są addytywne. Prowadzi to do kolektywnego przyspieszenia rozpadu: szybkość rośnie proporcjonalnie do kwadratu liczby cząstek w BEC, a powstały strumień neutrin staje się spójny i wzmacniany.
Według obliczeń autorów, w kondensacie 106 atomów rubidu-83 połowa materiału rozpadnie się w ciągu zaledwie 148 sekund zamiast kilkudziesięciu dni. Naukowcy zauważają, że takie źródło można uznać za analogiczne do lasera, ale dla neutrin. Proponują rubid-83 jako realnego kandydata: można go schłodzić metodami laserowymi do kondensatu, ma odpowiednie właściwości, a produkty jego rozpadu można łatwo wykryć za pomocą kwantów rentgenowskich. Co więcej, możliwa jest praca z mieszaniną stabilnego rubidu-87 i radioaktywnego rubidu-83, co powinno uprościć tworzenie i przechowywanie kondensatu.
Na razie pomysł pozostaje teoretyczny: nie jest jeszcze jasne, jak dokładnie schłodzić gaz radioaktywny do kondensacji i jak zarządzać nagrzewaniem pułapki podczas rozpadu. Niemniej jednak autorzy podkreślają, że po raz pierwszy zademonstrowali możliwość spójnego wzmocnienia promieniowania neutrinowego, co otwiera fundamentalnie nową drogę do tworzenia źródeł neutrin.
Naukowcy nadal badają neutrina. Fizycy niedawno określili minimalny rozmiar ich pakietu falowego.
