Ein auf dem Papier möglich erscheinender, wie Laserlicht gebündelter Neutrinostrahl scheitert an zwei physikalischen Hindernissen.
Neutrinos sind extrem leichte Teilchen, die nur sehr wenig mit Materie wechselwirken und manchmal „Geisterteilchen“ genannt werden. So durchqueren sie unseren Körper und sogar die Erde, ohne fast eine Spur zu hinterlassen. Diese Unauffälligkeit erschwert ihren Nachweis, hatte aber auch eine erstaunliche Idee hervorgebracht: eine Art Laser herzustellen, der einen gebündelten Strahl aussenden könnte.
Klassischer Laserstrahl
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Der 2025 veröffentlichte Vorschlag beruhte auf radioaktiven Atomen, die fast bis zum absoluten Nullpunkt abgekühlt wurden, also auf etwa -273,15 °C. Bei dieser Temperatur können Atome ein kollektives Verhalten annehmen. In diesem als Bose-Einstein-Kondensat bezeichneten Zustand verhalten sie sich nicht mehr nur wie eine Vielzahl unabhängiger Atome.
Bei Licht kann dieses kollektive Verhalten eine verstärkte Emission in dieselbe Richtung erzeugen. Die Forscher hinter dem Projekt gingen davon aus, dass ein vergleichbarer Mechanismus den Zerfall radioaktiver Atome beschleunigen könnte. Die dabei entstehenden Neutrinos wären dann kollektiv ausgesendet worden und hätten den gesuchten Strahl gebildet.
Ein Team des MIT hat diesen Vorschlag im Detail analysiert. Das erste Hindernis: Wenn ein Atom ein Neutrino aussendet, erfährt es einen Rückstoß – ähnlich wie ein Gegenstand, der nach einem Wurf in die entgegengesetzte Richtung zurückweicht. Ein aus einem Zerfall hervorgehendes Neutrino nimmt jedoch deutlich mehr Energie mit als ein Photon sichtbaren Lichts. Der entsprechende Rückstoß wird daher sehr stark.
Konkret würde das emittierende Atom fast sofort aus der Gruppe ultrakalter Atome herausgeschleudert. Die Berechnungen von Hanzhen Lin, Yu-Kun Lu und Wolfgang Ketterle zeigen, dass es sich zu schnell entfernen würde, um den erforderlichen kollektiven Effekt aufrechtzuerhalten. Die Gruppe würde dadurch das „Gedächtnis“ der Richtung verlieren, in die das vorherige Neutrino geflogen ist.
Doch selbst wenn dieses erste Problem verschwände, blockiert ein zweiter Mechanismus den Laser weiterhin. Neutrinos gehören zu einer Teilchenfamilie namens Fermionen, zu der auch Elektronen zählen. Diese Teilchen unterliegen anderen quantenmechanischen Regeln als Photonen, den Teilchen, aus denen Licht besteht.
Dieser Unterschied verändert genau das gesuchte kollektive Verhalten. Statt die nächste Emission in dieselbe Richtung zu fördern, macht die Anwesenheit eines bereits emittierten Neutrinos eine solche Wiederholung zufälliger. Der Effekt verhindert daher die schrittweise Ansammlung identischer Emissionen, die zur Bildung eines mit einem Laser vergleichbaren Strahls erforderlich wäre.
Die Ergebnisse wurden am 2. September 2026 in zwei ergänzenden Artikeln in den Physical Review Letters veröffentlicht. Die Autoren des ursprünglichen Vorschlags betrachten diese Analysen als überzeugende Widerlegung, auch wenn eine experimentelle Überprüfung weiterhin denkbar ist. Ein aus radioaktiven Atomen bestehendes Bose-Einstein-Kondensat wurde bislang noch in keinem Labor hergestellt.