Предложена новая схема нейтринной связи с подлодками
Три десятка лет надежд, споров и скептицизма учёных подвели Патрика Хубера (Patrick Huber) из политехнического университета Вирджинии к его нынешней работе. Исследователь рассчитал работоспособный метод нейтринной связи, пронзающей земной шар насквозь.
Идея связи, основанной на нейтрино, обсуждается с 1977 года. Применить данные частицы для пересылки информации (в частности, на атомные субмарины, дежурящие в толще океана) очень соблазнительно — нейтрино с лёгкостью проходят Землю навылет.
Но эта способность оборачивается и трудностями: всем известно, как слабо взаимодействуют нейтрино с веществом и сколь огромны детекторы, необходимые для поимки данных частиц.
Потому за тридцать с лишним лет, прошедших после рождения самой мысли о подобной связи, реализовать её никому так и не удалось, хотя в разных странах к нейтринным проектам привлекали финансирование по «оборонной» статье.
Первоначальные обсуждения в среде физиков приводили их к выводу – нейтринная связь практически невозможна. «Но если вы садитесь и делаете кое-какие расчёты, вы обнаруживаете, что числа не столь уж безумны», – говорит Хубер (фото Virgina Tech).
Хубер утверждает, что с недавним прогрессом в источниках нейтрино и детекторах данная идея может быть материализована. Причём — в ближайшем будущем.
Он предлагает создать односторонний канал пересылки информации (с базы на подлодку), выгодно отличающийся от существующих методов.
В качестве источника частиц Патрик думает применить накопительное мюонное кольцо, способное выдавать поток с интенсивностью 1014 нейтрино в секунду. Большинство из них пронзит всю планету без взаимодействия и улетит прочь, очень малая доля столкнётся на своём пути с атомами и совсем уж крошечный процент прореагирует с веществом в непосредственной близи от субмарины.
По оценке Хубера, около подлодки будет происходить два таких столкновения в секунду.
Кажется, что немного, но этого должно хватить для организации канала связи по нейтринному лучу. Главное — самой подлодке не потребуется гигантский нейтринный детектор. В его роли выступит океанская вода.
Нейтрино, столкнувшиеся с веществом, произведут высокоэнергетические мюоны, а те в свою очередь вызовут в воде черенковское излучение — слабое сияние, которое могут зарегистрировать высокочувствительные фотодетекторы на субмарине.
Американский физик высчитал, что такой канал будет обладать скоростью около 10 бит в секунду. Чтобы понять — какое это будет достижение, следует сравнить его с нынешними способами связи с погружёнными подлодками.
Информацию на них переправляют при помощи радиоволн очень низкой частоты (VLF) и крайне низкой частоты (ELF).
Первый канал обладает пропускной способностью 50 бит в секунду, однако имеет большой недостаток: для такой связи подлодка должна выпускать плавающую антенну, которая ограничивает маневренность субмарины и повышает риск её обнаружения. Канал ELF такого негатива лишён, поскольку эти волны пробивают очень приличную водную толщу, но скорость пересылки информации падает до 1 бита в минуту.
Нейтринный канал связи должен обладать пропускной способностью почти как у радиоканала VLF, но при этом будет работать на любой глубине. Недостаток (помимо высокой стоимости), пожалуй, только один — лодка должна будет выходить в определённый район океана, чтобы получить сигнал.
Так выглядит мюонное кольцо.
В данном случае показана установка, работающая в лаборатории Брукхэвен (Brookhaven National Laboratory).
8 Самых Невероятных Подводных Лодок
