Революционный опыт поставили физики из университетов Северной Каролины и Рочестера
НИКАКИХ ВОЛН
Впервые в мире им удалось провести сеанс связи с помощью субатомных частиц – нейтрино.
Через 240 метров скальной породы было переправлено слово “neutrino”.
Напомним, что вся современная связь, радио и телевидение основаны на электромагнитных волнах. Они хороши всем, кроме одного – не проникают сквозь воду и горы. От этого, к примеру, радиоприемники затихают в тоннелях, а подводные лодки не могут послать радиосигналы с глубины. Для нейтрино же не существует никаких препятствий.
– Нейтрино проходят через любую толщу любого материала, – объясняет один из экспериментаторов, профессор электротехники и вычислительной техники Дэн Станцил. – Легко пронзают насквозь целые планеты. И помехи этим частицам не грозят. Ведь они почти совсем ничего не весят, не имеют электрического заряда, не вступают в электромагнитные и гравитационные взаимодействия. И перемещаются со скоростью, близкой к скорости света. Набор параметров столь уникален, что нейтрино могли бы стать идеальным средством коммуникации.
Сигнал первого нейтринного радио поступил из Национальной ускорительной лаборатории имени Энрико Ферми, что находится рядом с Чикаго. Там в мощнейшем ускорителе частиц разогнали протоны и направили на углеродную мишень. В результате бомбардировки возникли пучки нейтрино высокой плотности, которые были направлены сквозь скалы толщиной 240 метров и нацелены на детектор MINERvA.
– Мы закодировали двоичным кодом слово “neutrino”, – рассказал профессор Станцил. – Единице соответствовала посылка большой группы нейтрино, а нулю – пауза в нейтринном луче. После того как детектор поймал эти прерывистые пучки, компьютер перевел нули и единицы обратно в слово “neutrino”.
Исторический сеанс состоялся спустя 115 лет после того, как изобретатель радио Александр Попов передал слова “Генрих Герц” из химической лаборатории Петербургского университета в здание физической лаборатории на расстояние 250 метров.
СЛУШАЙТЕ НАС НА АЛЬФЕ ЦЕНТАВРА
Детектор, принимавший нейтринный сигнал, весит сотни тонн. Передатчик-ускоритель – еще больше. Исследователи признаются: пока подобное радио трудно назвать практичным, удобным и дешевым. Но ведь и первые транзисторы, особенно ламповые, тоже не отличались компактностью. А первые ЭВМ вообще занимали целые этажи. Но прогресс преобразил технику до неузнаваемости. Этого же ждут и “нейтринщики”.
– Наш опыт – только первый шаг на пути создания новой технологии передачи информации на огромные расстояния без использования электромагнитных волн, – уверяет профессор физики из Рочестерского университета Кевин Макфарланд, который участвовал в эксперименте.
Кстати, некоторые энтузиасты надеются, что с помощью нейтринного радио можно будет наконец установить контакт с братьями по разуму. Так, физик Джон Лирнед из Гавайского университета, занимающийся проблемой поиска внеземных цивилизаций, предполагает, что у разных цивилизаций, достигших достаточно высокого уровня развития, должно быть что-то общее – например, понятия о физическом строении материи. Именно это и может стать кодом к общению. И Джон Лирнед считает, что таким универсальным “шифром” могут быть нейтрино. По мнению физика, инопланетяне могли бы посылать “осмысленные” нейтринные пучки очень высоких энергий, что сразу же помогло бы отличить эти сигналы от естественных. Также братья по разуму могут использовать нейтрино для того, чтобы заставить звезды мерцать с определенными “кодовыми” промежутками, что тоже привлекло бы внимание наблюдателей.
Кто знает, вдруг нейтрино станут основой связи с межзвездными кораблями будущего. Ведь есть подозрения, что эти частицы способны перемещаться быстрее света. По крайней мере столь фантастические результаты – превышение скорости света – были получены в прошлом году в CERN (Европейском центре ядерных исследований). И до сих пор не опровергнуты.
КОММЕНТАРИЙ СПЕЦИАЛИСТА
Всепроникающая связь
– Опыт американцев действительно сулит революцию в области связи, – объясняет профессор кафедры теоретической физики физического факультета МГУ, директор Научно-образовательного центра по физике нейтрино и астрофизике имени Бруно Понтекорво Александр СТУДЕНИКИН. – Еще с конца 1950-х годов ученые стали задумываться о возможности передачи информации с помощью нейтрино, убедившись в том, что эта частица всепроникающая. И хотя дистанция нынешнего сеанса нейтринной связи составила всего 240 метров и была передана информация, заключающаяся лишь в одном слове, перспективы у этого метода огромные.
– Какие, например?
– Используя нейтрино, можно установить прямое сообщение между любыми двумя точками на Земле без применения спутников или кабелей. Ведь поскольку нейтрино практически беспрепятственно пронизывают земной шар, то потоки таких частиц могли бы доставлять “письма” по прямой линии с континента на континент.
Нейтринное радио могло бы стать мгновенным способом передачи сообщений на подводные лодки, находящиеся в любой точке Мирового океана и на любой глубине. Ведь из-под воды можно устанавливать радиосвязь с наземными службами лишь с глубин не более 30 м, и то при условии использования огромных наземных приемо-передающих систем. А если лодка находится глубже, то, для того чтобы что-то передать, надо выбрасывать спутниковый буй – а это демаскировка.
– А в космосе далеко можно посылать нейтринные сигналы?
– В самые его глубины. Нейтринное радио не будет подвержено никаким магнитным бурям и никаким нарушениям связи. Как, например, сегодня выходят из строя навигационные системы приборов самолетов и локаторы, когда на Солнце происходят вспышки и электромагнитное возмущение достигает Земли. Для нейтрино все это не помеха.
– Опыт по передаче одного слова продолжался два часа. Почему так долго?
– Время передачи информации зависит от того, как быстро можно изменить поток нейтрино. Если вы просто посылаете нейтринный пучок постоянно с одними и теми же характеристиками, с одинаковыми модуляциями, то вы ничего не передаете. Надо как-то менять характер этого пучка: прерывать его каким-то образом или уменьшать его интенсивность. Как, например, в азбуке Морзе передавать точки – тире. А для этого нужно научиться быстро “перестраивать” режим передающего устройства. Если, например, вы раз в час сможете тормозить пучок нейтрино, то будете точку передавать час. Если же вы сможете тормозить раз в миллисекунду, значит, вы будете по точке – тире передавать одну миллисекунду. Вот почему возникает задержка.
– Когда электромагнитные волны мы спишем в архив?
– Американский эксперимент напоминает опыты создателя радио Александра Попова. В том смысле, что тогда тоже было непонятно, как это все заработает. Дистанция от первого успешного опыта передачи радиоволн до массового внедрения передатчиков была лет двадцать. Думаю, в случае с нейтрино эта дистанция будет раза в два больше.
