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實現(xiàn)中微子通信有助與外星人聯(lián)系(組圖)

 宇宙新邊疆 2012-03-20

  芝加哥費米實驗室的粒子加速器。在這個實驗室,科學家將信息編碼成中微子束,而后發(fā)射并穿過240米厚的巖石。這種方式的信息編碼在歷史上還是第一次

  一幅介紹實驗的圖表。實驗中,科學家使用了大功率粒子加速器和重達幾噸的接收器,加速器的環(huán)形軌道長2.5英里(約合4023米)

科學家們和中微子探測器的合影,該探測器位于330英尺深的費米實驗室的地下

  薩德伯里中微子天文臺,位于地下2000米的一個礦井,利用重水幫助探測中微子。中微子通信的發(fā)射和接收需要借助高科技設備

   科學家利用中微子通信的設想已提出數(shù)載,但如何方便地發(fā)射和探測中微子,把信息有效地調制給中微子并解調出來,一直是有待解決的難題。據(jù)美國物理學家組織網(wǎng)3月14日報道,科學家首次成功采用幾乎無質量的一束中微子,以接近光的速度穿過240米厚的石頭傳遞信息。這個團隊已將相關研究論文提交給《現(xiàn)代物理學雜志》。

  該論文的第一作者、美國北卡州立大學電氣和計算機工程教授丹描述這項研究說:“不使用衛(wèi)星或電纜,人們通過使用中微子可在地球上任意兩點間交流。中微子的通信系統(tǒng)會比現(xiàn)在的通訊系統(tǒng)更復雜,其在未來將有重要的戰(zhàn)略用途?!?BR>
  大多數(shù)通信是通過發(fā)送和接收電磁波完成,但電磁波不能夠輕易通過很多種物質,會被水和山以及許多其他液體和固體阻擋住。中微子是一種質量極小、又不帶電的中性基本微粒,它能以近乎光速進行直線傳播,并極易穿透鋼鐵、海水,而本身能量損失很少,因此是一種十分誘人的理想信息載體。

  研究人員在費米國家加速器實驗室使用了兩個關鍵設備。第一個是世界上最強大的粒子加速器,通過讓質子沿著2.5英里周長的軌道加速,然后用碳靶碰撞它們而打出高強度的中微子束。第二個是位于地下100米洞穴中被稱作MINERvA的重達幾噸重的探測器。由于在探測時,中微子不容易被探測到,所以用這種探測器來探尋,會從大約上百億個微粒中探測到一個。

  通信測試進行了兩個小時,期間加速器正加速到其充分強度的一半時,MINERvA探測器在同期采集到了通信測試的交互數(shù)據(jù)。具體操作是,在一端,科學家使用中微子發(fā)送的信息被轉化成二進制代碼,換言之,把單詞“中微子”描繪成一系列的“1”和“0”;在另一端,用MINERvA探測器探測到中微子,計算機把其傳過來的二進制代碼轉換成英語,于是“中微子”這個詞被成功接收。

  參與這項實驗的美國羅徹斯特大學物理教授弗蘭德說:“顯然,我們目前使用中微子傳遞信息的技術還需要大量的高科技設備,這在現(xiàn)今是不實用的。但這一步是促使現(xiàn)今技術朝向未來實際應用中微子通信的一個示范演示?!?/P>

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