» » » » » » Neutrino, noul sistem de comunicaţii

Neutrino, noul sistem de comunicaţii

neutrino-CERN

Oamenii de ştiinţă au folosit pentru prima dată neutrino – o exotică particulă fundamentală care traversează fără probleme Pământul – pentru a transmite mesaje prin pământ.

Cercetătorii studiază de mult timp posibilitatea comunicării cu ajutorul neutrino, întrucât aceste particule pot trece uşor prin materie, inclusiv prin planete, fără a fi oprit, frânat sau să i se schimbe direcţia.

Neutrino

neutrino-foton

Neutrino (neutrinul) este o particulă subatomică elementară neutră din punct de vedere electric. Neutrino are masă dar ea este extrem de mică chiar şi pentru standardele particulelor subatomice, nepitânf fi până în prezent măsurată cu acurateţe.

Neutrino nu transportă sarcină electrică, nefiind deci afectată de forţele electromagnetice care acţionează asupra particulelor încărcate electric precum electronii şi protonii. Meutrino sunt afectaţi de forţele slabe subatomice, şi de gravitate, care este relativ slabă la nivel subatomic. Rezultă că neutrino poate străbate distanţe mari prin materie fără a fi afectată de aceasta.

Neutrinii sunt creaţi ca urmare a unor anumite tipuri specifice de dezintegrări radioactive, sau reacţii nucleare, precum cele din Soare, în reactorii nucleari, sau atunci când radiaţiile cosmice ciocnesc atomii. Există trei tipuri, sau „arome”, de neutrini: neutrino electron, neutrino muon, şi neutrino tau. Fiecare tip corespunde unei antiparticule, denumită antineutrino.

Neutrinii nu se ciocnesc aproape niciodată cu alte particule, trecând de obicei prin atomii materiei pe care o întâlnesc în cale.

Oamenii de ştiinţă au pus acum neutrino la treabă, trimiţând ca mesaj între două locuri cuvântul „neutrino” în cod binar.

Telefonul – particulă

neutrino-detector

Cercetătorii au folosit acceleratorul de particule NuMI de la Laboratorul National Fermi pentru Accelerator din Batavia, Ill, pentru a crea fluxuri de neutrino, prin ciocnirea unor protoni acceleraţi cu un perete de atomi de carbon (NuMI vine de la „Neutrinos at the Main Injector”, Neutrino la Injectorul Principal).

Fluxul a fost apoi trimis spre un detector de neutrino aflat la o distanţă de 1 km, într-o cavernă.

Întrucât neutrino interacţionează foarte rar cu alte particule, sunt extrem de dificil de detectat. Detectorul, denumit Minerva, conţine straturi de diferite materiale, inclusiv carbon, plumb şi fier. Atunci când neutrinii trec prin ele, ocazional un neutrin se va ciocni frontal cu nucleele unora din aceşti atomi, rezultând alte particule care sunt vizibile pentru detector.

Probabilitatea ca aceasta să se întâmple este foarte mică, dar dacă detectorul are o masă suficient de mare frecvenţa de apariţie va fi suficient de mare pentru a obţine un semnal„, spune Dan Stancil, fizician la Universitatea Statului Carolina de Nord. „Doar 1 la 10 miliarde neutrino crează un eveniment„.

Pentru a transmite mesajul, cercetătorii au pornit şi oprit fluxul de neutrino în sistemul binar de 1 şi 0 folosit de calculatoare pentru a încapsula informaţia.

Fluxurile de neutrino sunt emise în mod normal în pulsuri la fiecare 2,2 secunde. Pentru a transmite un 1, s-a pornit fluxul de neutrino şi a fost lăsat să transmită semnal către detector. Pentru a transmite un 0, a fost oprit fluxul, renunţând la un puls. În acest mod s-a putut scrie cuvântul „neutrino” astfel încât să poată fi citit la detector.

Oamenii de ştiinţă au transmis un mesaj în sistem binar prin pământ folosind neutrino. Rezultatele sunt raportate într-un articol din Modern Physics Letters A.

Comunicaţii cu submarinele

neutrino-submarin

Deşi într-o fază de început, Stancil spune că tehnica poate fi utilă în situaţii când comunicaţiile obişnuite nu funcţionează, precum în cazul comunicaţiilor cu submarinele la adâncime, unde apa de mare are conductivitate electrică şi din această cauză undele radio sunt atenuate mult.

Moleculele de apă din jurul submarinului pot servi foarte bine ca detector de neutrino. Întrucât în prezent crearea de neutrino necesită un accelerator puternic de particule, submarinele pot doar să primească mesaje, nu să le transmită.

Un dispozitiv de comunicaţii cu neutrino poate fi util şi ca backup în timpul unei catastrofe care a distrus infrastructura existentă.

În principiu, neutrino poate permite comunicarea în linie dreaptă direct prin centrul Pământului, fără satelit sau cablu„, spune Stancil. „Genul acesta de comunicare poate fi deosebit de util în anumite situaţii strategice„.

Comunicaţiile cu neutrino sunt la început de drum. Pe lângă necesitatea unui accelerator puternic de particule, va fi nevoie şi de fluxuri mult mai dense decât cele disponibile în prezent, întrucât intensitatea semnalului scade cu distanţa.

Mesaje pentru călătoria în timp

neutrino-pamant

În septembrie 2011, o echipă de fizicieni de la laboratorul CERN din Elveţia au raportat anul trecut că au descoperit neutrino care aparent au viteza mai mare decât cea a luminii. În noiembrie 2011 rezultatul a fost reprodus. Această descoperire controversată contrazice una din cele mai de succes teorii ale fizicii, teoria relativităţii generale a lui Einstein, care spune că nimic nu se poate deplasa cu o viteză mai mare decât cea a luminii.

Datorită relaţiei strânse între timp şi spaţiu, obiectele care ar depăşi această limită de viteză ar avea posibilitatea să călătorească înapoi în timp, conform teoriei. Astfel, dacă neutrino atinng viteze spraluminice, înseamnă că pot de asemenea călători în timp, după cum sugerează fizicienii.

Oricum, în februarie 2012 specialiştii au ajuns la concluzia că rezultatele CERN au fost doar o anomalie cauzată de o eroare în analiză sau setările experimentului, eventual o pierdere în cablul de fubră optică ataşat unuia din ceasurile atomice care măsurau startul şi sosirea neutrinilor.

Stancil este şi el reticent în această privinţă: „Ultimele concluzii sunt că neutrino nu se poate deplasa de fapt cu viteză mai mare decât cea a luminii. Putem să ne gândim la implicaţiile pentru comunicaţii, dar nu putem anticipa deocamdată o astfel de posibilitate„.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *