Нейтрино — фундаментальные частицы, которые чрезвычайно слабо взаимодействуют с веществом, так что обнаружить или получить их очень сложно. Необходимы крупные детекторы и мощные источники энергии. Контролируемый, когерентный настольный источник нейтрино способствовал бы научным исследованиям и мог бы привести к появлению новых технологий, включая производство редких изотопов для медицинской физики и нейтринную связь.

Обычные лазеры основаны на усилении света через вынужденное излучение — квантово-механический процесс, при котором возбужденный атом испускает второй фотон при поглощении другого фотона с той же длиной волны. Из-за своей малой массы нейтрино ведет себя почти как фотон, но из-за своей фермионной природы не может использоваться для вынужденного излучения.

Существует родственный, но другой квантовый эффект — сверхизлучение Дике. Оно представляет собой усиление процесса спонтанного излучения за счет квантовых корреляций внутри среды. В отличие от лазерной генерации, в определенных условиях нейтрино способны на сверхизлучение. Самое важное из условий — нейтрино, испускаемые разными атомами, не должны быть различимы по своим квантовым фазам. Однако в обычном веществе это условие трудно выполнить.

Новое теоретическое исследование показало, что радиоактивный бозе-эйнштейновский конденсат способен поддерживать требуемую неразличимость. Применение бозе-эйнштейновского конденсата реального размера из радиоактивного атома рубидия-83 может ускорить распады с захватом электрона, производящие нейтрино, с периода полураспада 86,2 дня до нескольких минут. Это можно отслеживать по дочернему атому криптону-83, который служит индикатором скорости распада.

Если идею физиков из Массачусетского технологического института удастся реализовать, пишет сайт MIT, нейтринный лазер может стать новым инструментом для изучения свойств нейтрино с беспрецедентной точностью, потенциально помогая ответить на глубокие вопросы о Вселенной, например, о природе темной материи или причине барионной асимметрии. Что касается практического применения, то нейтрино можно использовать для связи на большой глубине, под землей или под водой. Или для получения полезных радиоактивных изотопов для медицинской визуализации и диагностики рака.

Результаты исследования, проведенного недавно британскими учеными, дали новые доказательства взаимодействия между темной материей и нейтрино — «призрачными» субатомными частицами, которые практически не имеют массы и заряда. Это открытие способно поставить под сомнение современную космологическую модель, известную как модель Лямбда-CDM, которая описывает структуру и эволюцию Вселенной.