中微子通讯真的可行吗?
网友解答: 只要中微子能够探测,那么中微子通讯就是可行的。期待更灵敏和小型化的中微子探测设备虽然现在对中微子的探测还异常困难,例如需要巨大的地下水池,等待中微子碰巧与某些原子发生几率极低
只要中微子能够探测,那么中微子通讯就是可行的。
期待更灵敏和小型化的中微子探测设备虽然现在对中微子的探测还异常困难,例如需要巨大的地下水池,等待中微子碰巧与某些原子发生几率极低的作用产生切伦科夫辐射(Cherenkov radiation)。
(上图:中微子探测要求探测器屏蔽宇宙射线干扰,所以必须以无辐射的辐射屏蔽材质建设在地底,此外要求探测器内足够透明和足够黑暗,且探测设备足够灵敏,才能在中微子产生的极微弱的切伦科夫辐射光线时探测到,所以这个设备达到能够在里面划船)
(实际上有这么大)
这种困难源于人类在材料和探测原理方面研究的困境。或许我们还没有找到一种能够轻易中微子发生作用的物质或者相关原理。但是科技是在不断向前推进的,我们有理由相信,有朝一日能够找到这么一种装置,能够灵敏的探测中微子。
在中微子上承载信息在探测基础之上,科学家们可以开始研究如何调制中微子信息,例如利用中微子脉冲来传输经典信息,或者通过中微子的自旋来传递量子态信息。这些都是可能的,而且这二者都有传统领域的丰富经验。
但或许中微子的其他特性可以支持与众不同的调制方式,例如中微子振荡——
中微子振荡(Neutrino oscillation)是一个量子力学现象,是指中微子在传播过程中它的“味”属性(如电子中微子、μ子中微子、τ子中微子,这三者质量和能量不同)可相互转化,且具有周期性。中微子振荡具有周期性,这就给调制信息带来了想象空间,将信息承载到中微子振荡的周期的相位之上,通过测量三种中微子的比例即可获取相位信息,并定义相关相位的信息内涵。(这纯属于个人胡思乱想……)
中微子通讯的难点制备和接受设备太大——以目前的探测原理,接受设备必须足够大,因为中微子通过弱作用与原子核发生交互的几率实在太小(要知道原子核只占原子内部空间的很小的体积,就像一个射击靶标,十环的那个中心如果比头发丝的直径还小,而子弹还比这个十环的直径还小若干倍,那再好的枪手也击不中啊);此外制备中微子,目前只能靠衰变(或裂变)反应,除非是自然衰变,人工可控裂变目前还很难精确实现(想想福岛那三个不争气的反应堆)。
中微子干扰问题——因为宇宙中充满了因恒星内部核聚变产生的中微子(包括地球内部的天然核裂变,还有像木星这种巨型气体行星内部的微弱核聚变都会产生大量中微子),所以任何敏感的中微子探测仪器应该都会探测到这些中微子,导致真正的信号被淹没在这些中微子的背景之中,所以必须找到某种区别人造中微子和天然中微子的噪音消除技术。
调制方式的困难——如果以中微子脉冲的方式来调制信息,那么需要根据需要来中断中微子流,但中微子不像光子那样用一个遮光板就可以挡住,中微子的发射需要有一种精确地高频率控制机制才能够允许序列化的脉冲信息能够产生,目前这种机制还没有任何原理建立起来。
中微子通讯的发展前景中微子通讯一旦实现,那种应用场景的想象空间之大。到时候人类的中微子通讯装置的朝向不再是需要朝向天空,而很有可能是朝向地下。发送方和接收方之间的信息是通过了地心以接近光速的速度到达,如此无需卫星、中继站点的中继(地球对于中微子来说几乎就相当于是空的,只有少量的损耗),而且未来利用中微子向飞越太阳系的航天器收发信息就不用太担心星际物质包括各种行星、卫星和小行星的遮挡了……
网友解答:这得需要能调制能接收才可以通讯,而能调制能接收意味着能和物质发生相互作用,而中微子恰好和所有物质几乎都不发生相互作用,这意味着其用于通讯几乎是不可能的事