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中微子通訊真的可行嗎?

網(wǎng)友解答: 只要中微子能夠探測,那么中微子通訊就是可行的。期待更靈敏和小型化的中微子探測設(shè)備雖然現(xiàn)在對中微子的探測還異常困難,例如需要巨大的地下水池,等待中微子碰巧與某些原子發(fā)生幾率極低

網(wǎng)友解答:

只要中微子能夠探測,那么中微子通訊就是可行的。

期待更靈敏和小型化的中微子探測設(shè)備

雖然現(xiàn)在對中微子的探測還異常困難,例如需要巨大的地下水池,等待中微子碰巧與某些原子發(fā)生幾率極低的作用產(chǎn)生切倫科夫輻射(Cherenkov radiation)。

(上圖:中微子探測要求探測器屏蔽宇宙射線干擾,所以必須以無輻射的輻射屏蔽材質(zhì)建設(shè)在地底,此外要求探測器內(nèi)足夠透明和足夠黑暗,且探測設(shè)備足夠靈敏,才能在中微子產(chǎn)生的極微弱的切倫科夫輻射光線時探測到,所以這個設(shè)備達(dá)到能夠在里面劃船)

(實際上有這么大)

這種困難源于人類在材料和探測原理方面研究的困境。或許我們還沒有找到一種能夠輕易中微子發(fā)生作用的物質(zhì)或者相關(guān)原理。但是科技是在不斷向前推進(jìn)的,我們有理由相信,有朝一日能夠找到這么一種裝置,能夠靈敏的探測中微子。

在中微子上承載信息

在探測基礎(chǔ)之上,科學(xué)家們可以開始研究如何調(diào)制中微子信息,例如利用中微子脈沖來傳輸經(jīng)典信息,或者通過中微子的自旋來傳遞量子態(tài)信息。這些都是可能的,而且這二者都有傳統(tǒng)領(lǐng)域的豐富經(jīng)驗。

但或許中微子的其他特性可以支持與眾不同的調(diào)制方式,例如中微子振蕩——

中微子振蕩(Neutrino oscillation)是一個量子力學(xué)現(xiàn)象,是指中微子在傳播過程中它的“味”屬性(如電子中微子、μ子中微子、τ子中微子,這三者質(zhì)量和能量不同)可相互轉(zhuǎn)化,且具有周期性。

中微子振蕩具有周期性,這就給調(diào)制信息帶來了想象空間,將信息承載到中微子振蕩的周期的相位之上,通過測量三種中微子的比例即可獲取相位信息,并定義相關(guān)相位的信息內(nèi)涵。(這純屬于個人胡思亂想……)

中微子通訊的難點

制備和接受設(shè)備太大——以目前的探測原理,接受設(shè)備必須足夠大,因為中微子通過弱作用與原子核發(fā)生交互的幾率實在太小(要知道原子核只占原子內(nèi)部空間的很小的體積,就像一個射擊靶標(biāo),十環(huán)的那個中心如果比頭發(fā)絲的直徑還小,而子彈還比這個十環(huán)的直徑還小若干倍,那再好的槍手也擊不中?。淮送庵苽渲形⒆?,目前只能靠衰變(或裂變)反應(yīng),除非是自然衰變,人工可控裂變目前還很難精確實現(xiàn)(想想福島那三個不爭氣的反應(yīng)堆)。

中微子干擾問題——因為宇宙中充滿了因恒星內(nèi)部核聚變產(chǎn)生的中微子(包括地球內(nèi)部的天然核裂變,還有像木星這種巨型氣體行星內(nèi)部的微弱核聚變都會產(chǎn)生大量中微子),所以任何敏感的中微子探測儀器應(yīng)該都會探測到這些中微子,導(dǎo)致真正的信號被淹沒在這些中微子的背景之中,所以必須找到某種區(qū)別人造中微子和天然中微子的噪音消除技術(shù)。

調(diào)制方式的困難——如果以中微子脈沖的方式來調(diào)制信息,那么需要根據(jù)需要來中斷中微子流,但中微子不像光子那樣用一個遮光板就可以擋住,中微子的發(fā)射需要有一種精確地高頻率控制機制才能夠允許序列化的脈沖信息能夠產(chǎn)生,目前這種機制還沒有任何原理建立起來。

中微子通訊的發(fā)展前景

中微子通訊一旦實現(xiàn),那種應(yīng)用場景的想象空間之大。到時候人類的中微子通訊裝置的朝向不再是需要朝向天空,而很有可能是朝向地下。發(fā)送方和接收方之間的信息是通過了地心以接近光速的速度到達(dá),如此無需衛(wèi)星、中繼站點的中繼(地球?qū)τ谥形⒆觼碚f幾乎就相當(dāng)于是空的,只有少量的損耗),而且未來利用中微子向飛越太陽系的航天器收發(fā)信息就不用太擔(dān)心星際物質(zhì)包括各種行星、衛(wèi)星和小行星的遮擋了……

網(wǎng)友解答:

這得需要能調(diào)制能接收才可以通訊,而能調(diào)制能接收意味著能和物質(zhì)發(fā)生相互作用,而中微子恰好和所有物質(zhì)幾乎都不發(fā)生相互作用,這意味著其用于通訊幾乎是不可能的事

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