Fizycy z USA zademonstrowali teoretycznie zasadę budowy lasera neutrinowego. Pomysł opiera się na zjawisku superpromieniowania w kondensacie radioaktywnym Bosego-Einsteina. Naukowcy obliczyli, że w kondensacie około miliona atomów rubidu-83 okres półtrwania skróci się z 86 dni do dwóch i pół minuty. Artykuł został opublikowany w czasopiśmie „Physical Review Letters”.
Neutrina praktycznie nie oddziałują z materią, co czyni je niezwykle trudnymi do badania, choć odgrywają ważną rolę zarówno w astrofizyce (na przykład w dynamice supernowych), jak i w fizyce cząstek elementarnych. Dziś naukowcy nauczyli się rejestrować tylko niektóre procesy z ich udziałem, a parametry takie jak dokładna masa czy natura (Majorana lub Diraca) pozostają nieznane. Naukowcy rozwiązują problem rzadkich zdarzeń, budując gigantyczne detektory zawierające tony materiału rejestrującego lub umieszczając detektory w pobliżu intensywnych źródeł neutrin, takich jak reaktor jądrowy. Jednak stworzenie kompaktowego, intensywnego źródła neutrin nadal pozostaje ważnym zadaniem.
Ben Jones (BJP Jones) z University of Texas w Arlington i Joseph Formaggio (JA Formaggio) z Massachusetts Institute of Technology zaproponowali zastosowanie mechanizmu podobnego do superradiacji Dyke'a, w którym kolektywny rozpad jest przyspieszany dzięki spójnym korelacjom kwantowym w ośrodku. W typowym przypadku w ten sposób wzmacniane jest promieniowanie fotonowe, ale w kondensacie Bosego wszystkie atomy mają tę samą przestrzenną funkcję falową, a warunek bliskości jest automatycznie spełniony. W rezultacie każdy kolejny rozpad staje się nieodróżnialny z punktu widzenia atomu, który go zainicjował, a amplitudy takich procesów sumują się. Prowadzi to do kolektywnego przyspieszenia rozpadu: prędkość rośnie proporcjonalnie do kwadratu liczby cząstek w kondensacie, a powstały strumień neutrin staje się spójny i wzmacniany.
Według obliczeń autorów, w kondensacie 106 atomów rubidu-83 połowa substancji rozpadnie się w ciągu zaledwie 148 sekund zamiast kilkudziesięciu dni. Naukowcy zauważają, że takie źródło można uznać za analog lasera, ale dla neutrin. Jako realnego kandydata proponują rubid-83: można go schłodzić metodami laserowymi do stanu kondensatu, ma odpowiednie właściwości, a produkty rozpadu są łatwe do zarejestrowania za pomocą kwantów promieniowania rentgenowskiego. Ponadto możliwa jest praca z mieszaniną stabilnego rubidu-87 i radioaktywnego rubidu-83, co powinno uprościć tworzenie i zatrzymywanie kondensatu.
Na razie pomysł pozostaje teoretyczny: nie jest jeszcze jasne, jak dokładnie schłodzić gaz radioaktywny do kondensacji i jak poradzić sobie z nagrzewaniem się pułapki podczas rozpadu. Niemniej jednak autorzy podkreślają, że po raz pierwszy zaprezentowali możliwość spójnego wzmocnienia promieniowania neutrinowego, co otwiera fundamentalnie nowy sposób tworzenia źródeł neutrin.
Naukowcy nadal badają neutrina. Niedawno fizycy ograniczyli minimalny rozmiar swojego pakietu falowego.
