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摇着中微子检波器

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多年来,理论家们一直在思考,中微子不愿与物质相互作用的特征可能被利用来直接通过地核、水下潜艇甚至是星系发送信息,这些信息是传统电磁信号无法渗透的。在刚刚提交给《现代物理快报a》的一篇论文中,MINERvA的研究人员证明了这样的提议虽然古怪,但并不完全是异想天开。

MINERvA利用费米佳博体育的加速器(主注入器)向大约1公里(0.6英里)外的探测器发射一束中微子。这种光束是通过将数万亿的脉冲质子束撞击石墨靶而产生的。然而,在维护休息开始前的一周,它的运行强度只有典型强度的一半,这对于MINERvA的日常工作来说并不理想,但对于通信测试来说却很好。(收集到的数据仍然用于MINERvA的日常研究。)

探测器(如上图所示)隐藏在地下,以确保在其中观测到的罕见事件是由中微子而不是宇宙射线引起的,因为宇宙射线不能穿透岩石。因此,实验中的中微子必须穿过地壳240米,这正是理论学家所设想的。

这条读作“中微子”的信息被用数字通信中使用的标准代码转录成一串“0”和“1”。然后对光束进行调整,使使用一束质子产生的脉冲对应于“1”,而没有质子产生的脉冲对应于“0”。脉冲间隔2.2秒,信息循环重复约两小时。

在接收端,每个“1”转化为探测器中记录的平均0.8个中微子事件;一个“0”,自然地,翻译成没有。这足以准确地重建信息。

当然,实用的中微子电话还有很长的路要走。首先,数据传输速率只有微不足道的0.1比特/秒,误码率为1%,还有很多需要改进的地方,尽管可以通过更强的波束来提高,这无论如何都是长距离发送信息所必需的。一个更大的问题是,MINERvA的探测器长5米,高3.5米,重170吨,不便于携带。主注入器的重量是它的好几倍。同样,谁说基础物理学没有现实世界的应用?