研究称中微子激光器受物理机制限制无法实现

9月2日，美国麻省理工学院物理学家在《物理评论快报》发表两篇论文，对此前提出的“中微子激光器”设想进行了分析。研究认为，受原子反冲效应和中微子费米子性质限制，利用放射性原子云产生激光状中微子束的方案在物理上难以实现。

中微子是一类质量极小、与普通物质相互作用极弱的基本粒子。此前有研究设想，将放射性原子云冷却至纳开尔文量级，使其形成玻色-爱因斯坦凝聚态。按照这一设想，原子在量子相干状态下可能同步衰变，并通过类似“超辐射”的量子放大效应，产生方向性较强的中微子束。相关方案还曾以放射性铷原子为例，设想其半衰期可由86天缩短至1分钟。

麻省理工学院约翰·D·麦克阿瑟物理学教授沃尔夫冈·凯特勒与博士后林汉珍、卢宇坤的分析显示，这一设想面临根本障碍。研究指出，中微子在放射性衰变中携带的能量远高于可见光光子，其发射会使衰变后的原子产生强烈反冲。反冲原子会以极高速度离开凝聚态，无法在凝聚体中保留足够的量子“记忆”，因此难以形成持续放大的超辐射过程。

研究团队还在另一篇论文中指出，即便假设反冲原子能够留下量子印记，中微子的费米子属性也会导致相反效果。与光子等玻色子不同，中微子属于费米子。分析显示，已发射中微子的量子关联不会促使后续中微子沿同一方向发射，反而会抑制这种定向增强，从而阻止激光状中微子束形成。

提出中微子激光方案的乔·福尔马乔和本·琼斯认为，新研究是对该概念的有力检验，也体现了科学共同体对新想法的审查过程。凯特勒则表示，科学需要富有创造力的讨论来探索自然规律，但就中微子激光器而言，这一设想“好得令人难以置信”。该研究得到美国国家科学基金会、超冷原子中心等机构支持。