Хор, где каждый певец точно попадает в ноты, звучит громче, чем можно ожидать от простой суммы голосов. Сто человек поют не в сто, а в десять тысяч раз громче одного. В мире атомов происходит похожее. При коллективном излучении, которое открыл Роберт Дике, синхронно испущенные фотоны усиливают друг друга. Яркость растёт пропорционально квадрату числа атомов.
Но хор легко испортить. Лёгкие случайные сбои в ритме или фальшивые ноты размывают общую гармонию. Чтобы понять, как именно помехи разрушают коллективное свечение, физики учли в модели два эффекта: локальную потерю синхронизации (декогеренцию) и самопроизвольное свечение отдельных атомов. Оказалось, что в зависимости от их силы система может находиться в трёх режимах. Полностью коллективном, частично коллективном и режиме независимых одиночек.
Куда интереснее оказалась граница между этими режимами. Переход от полной коллективности к частичной напоминает момент, когда хор теряет дирижёра: ещё секунду назад певцы держали строй, а теперь каждый поёт сам. Если помехи сильны, добавление новых атомов не усиливает свет — система работает как сумма одиночек. Декогеренция ставит жесткие пределы. Даже рост числа атомов не помогает вернуть коллективную мощь.
Коллективное свечение впервые зафиксировали в 1970-х в парах натрия. Потребовались температуры в миллионные доли градуса выше абсолютного нуля — иначе тепловой шум разрушал синхронность.