Először küldtek digitális üzenetet neutrinók segítségével
Amerikai fizikusok először tudtak digitális üzenetet küldeni neutrinók segítségével. A gyakorlatilag bármin áthatoló részecskék kommunikációs területeken történő alkalmazása régóta foglalkoztatja a tudósokat, a probléma az egyelőre, hogy bár az üzenetküldés megvalósítható, most még egyáltalán nem hatékony.
A neutrinó a leptonok közé tartozó könnyű elemi részecskék egyik fajtája, elektromos töltése nincs, innen kapta a nevét - az olasz szó jelentése “semlegeske”. A neutrinók létezését 1930-ban Wolfgang Pauli tételezte fel először, a részecskék közvetlen detektálására irányuló első kísérletek az 1960-as évek végén kezdődtek meg. A neutrinók csak gyenge kölcsönhatásban vesznek részt, az anyaggal szemben rendkívül közömbösek, szinte bármin áthatolnak, ami az észlelésüket is megnehezíti.
Hoztam is, meg nem is
A tudósok egy részét évek óta foglalkoztatja, hogyan lehetne üzenetküldésre használni a neutrinókat, a részecskék fent ismertetett tulajdonsága ugyanis hasznos lehet bizonyos célterületeken. A tengeralattjárók például csak a vízfelszín közelében képesek hatékony kommunikációra, 300 méter mélyen már nem, mert a rádióhullámok nem hatolnak át a vízen. A jelenleg két rendelkezésre álló lehetőség egyike sem javít sokat a helyzeten: az extrém alacsony frekvenciájú (ELF) hullámok ugyan előretörnek, de csak percenként 1 bit adat továbbítását teszik lehetővé, míg a nagyon alacsony frekvenciájú (VLF) hullámok ugyan másodpercenként 50 bites sebességet ígérnek, ezeket viszont elnyeli a víztömeg.
A vízen és bármilyen más anyagon könnyedén áthatoló neutrinók használata jó választás lehet, a kutatók várakozásai szerint nagyságrendileg az ELF hullámok által időegység mellett továbbított adatmennyiségnek a háromszorosát érhetik el a részecskék segítségével. A legfőbb probléma természetesen abból adódik, hogy a neutrinók nem lépnek kölcsönhatásba az anyaggal, éppen ezért rendkívül nehéz őket mérni; ahhoz, hogy egy kellően erős neutrinósugarat fogni lehessen, óriási detektort kell építeni.
Azt üzenték: “neutrinó”
Közel két héttel ezelőtt, az Illinois-beli Bataviában székelő FermiLab bejelentette, hogy a világon elsőként sikerült digitális üzenetet küldenie neutrinósugár segítségével. A kutatók a NuMI (NeUtrino beam at the Main Injecto) nevű berendezéssel hozták létre a sugarat, összesen 25 impulzust adtak le két másodperces szünetekkel, amik egyenként 10^13 neutrinót tartalmaztak. Az észleléshez a MINERvA (Main Injector Experiment for ν-A) becenevet viselő detektort használták, ami a NuMI-tól durván egy kilométerre fekszik egy földalatti barlangban - ahhoz, hogy a neutrinók elérjék a 170 tonnás szerkezetet, 240 méternyi sziklán kellett áthatolniuk.
Bár a MINERvA az egyik legérzékenyebb detektor a világon, a részecskéknek csak egy része ért célba, ez az arány viszont elegendő volt ahhoz, hogy az üzenet megérkezzen. A FermiLab a “neutrino” szót továbbította egyszerű bináris kód formájában, ami végül 0,1 bites másodpercenkénti sebesség és 1 százalék alatti hibaráta mellett mintegy 140 percig tartott. A csapat a kísérlettel rávilágított: bár a korábban elméletileg feltételezett, az ELF hullámokat lepipáló sebességet még nem érték el, az elképzelés megvalósítható, és egyúttal jelzi azt is, hogy a gyakorlati alkalmazáshoz a részecskegyorsítók és az érzékelők fejlesztésére van szükség. Jelen pillanatban a jobb eredményekhez intenzívebb sugarat és nagyobb detektort használhatnának, mint amilyen például a Déli-sarkon fekvő IceCube is.
Először a telefon, most meg ez
A FermiLab kutatói szerint a tengeralattjárók kommunikációja csak az egyik potenciális felhasználási területe lehet a neutrinóknak, a jövőben csillagközi kommunikációra is bevethetők a részecskék, hiszen a segítségükkel a távoli bolygók takarásában lévő űrhajókkal is fel lehet venni a kapcsolatot. A kutatók szerint ha mindez megvalósul a jövőben, az Alexander Graham Bell első telefonhívásához mérhető jelentőségű lesz.