Punktem wyjścia były rozważania przedstawione rok wcześniej przez prof. Joe Formaggio z MIT oraz dr. Bena Jonesa z University of Texas at Arlington. Zakładali oni uzyskanie skrajnie niskich temperatur, niemal na granicy zera absolutnego, aby schłodzić chmurę radioaktywnych atomów do kondensatu Bosego-Einsteina. W takim stanie materia zachowuje się jak jeden, zsynchronizowany układ kwantowy — a to miało umożliwić jednoczesną emisję neutrin i wytworzenie spójnego strumienia przypominającego działanie lasera.
Rdzeniem koncepcji była nadzieja, że w kondensacie rozpad promieniotwórczy zostanie w praktyce "zsynchronizowany", a cząstki będą emitowane równocześnie, tworząc wzmocnioną wiązkę. Szczegółowe obliczenia oraz eksperymenty wykazały jednak, że nie da się przenieść mechanizmu znanego z laserów fotonowych na neutrina. Powód jest zasadniczy: neutrino i foton to cząstki o odmiennych własnościach, a różnice te przekładają się na zupełnie inne zachowanie układu atomów w kondensacie.
Badania prowadził zespół fizyków kierowany przez laureata Nagrody Nobla prof. Wolfganga Ketterle z MIT. Naukowcy wykazali, że energia emitowanych neutrin jest około miliona razy większa niż energia fotonów światła widzialnego. Taki bilans energetyczny ma natychmiastowy skutek: atom, z którego "ucieka" neutrino, zostaje gwałtownie wybity z kondensatu — porusza się z prędkością wielokrotnie przekraczającą prędkość dźwięku — i niemal od razu przestaje uczestniczyć w kwantowo zsynchronizowanym układzie. W efekcie nie powstaje warunek konieczny do wzmocnienia emisji, a więc mechanizm, na którym musiałby opierać się laser neutrinowy.
DLA CIEBIESamsung - przegląd oferty lodówek
Prof. Ketterle zaznaczał, że gdyby wybity atom pozostawał w kondensacie choćby przez krótki moment, możliwy byłby scenariusz sprzyjający emisji superradiacyjnej. W realiach rozważań o neutrinach — przy energiach sięgających milionów elektronowoltów — atom jest jednak wystrzeliwany z układu natychmiast, co odcina drogę do takiego efektu.
Autorzy pracy wskazali też na dodatkowy problem: nawet gdyby założyć możliwość pozostawienia w układzie kwantowego "śladu", mechanizm działałby odwrotnie, niż oczekiwano. Neutrina należą do fermionów (podobnie jak elektrony), a własności tej grupy cząstek utrudniają wytworzenie idealnie zsynchronizowanego strumienia wymaganego przez laser. To istotna różnica względem laserów opartych na fotonach — bozonach — których zachowanie pozwala na osiąganie spójnej, wzmacnianej emisji.
Sam prof. Formaggio zwrócił uwagę, że sprawdzanie nowych pomysłów — także wtedy, gdy kończy się ich odrzuceniem — jest częścią naukowego postępu. Podkreślał, że każda świeża idea musi zostać rzetelnie przeanalizowana przez społeczność badaczy. Wnioski z najnowszych publikacji zamykają dyskusję o możliwości zbudowania lasera neutrinowego i pokazują, gdzie leżą granice wyznaczane przez prawa fizyki.
Redaktor serwisu WP Tech. Od ponad 10 lat codziennie pisze o astronomii, astrofizyce, kosmologii i eksploracji przestrzeni kosmicznej. Od samego początku stara się zostać prawdziwym kronikarzem pierwszych kroków ludzkości ku gwiazdom. Tak się dobrze złożyło, że przypadło mu żyć w czasach, w których ludzkość dokonuje fenomenalnych odkryć i po raz pierwszy w historii ma szansę zajrzeć na kres wszechświata i postawić stopę na innej planecie. Poza pracą - miłośnik psów i wielokilometrowych spacerów po lasach Wielkopolski.
