中微子束編碼資訊穿透堅固岩石

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中微子正值熱潮。它們正在穿越歐洲(究竟有多快正在審查中),它們在中國改變風味,現在,它們正在伊利諾伊州的基岩中攜帶初步資訊。

一個物理學家團隊在伊利諾伊州巴塔維亞的費米國家加速器實驗室用中微子束編碼了一段簡短的字母,並將資訊傳送到一個超過一公里外的探測器。在旅程中,中微子穿過了240米的堅固岩石,主要是頁岩。他們在初步演示中傳輸的詞是什麼?“中微子”。該實驗在一篇論文中描述,該論文釋出在物理學預印本伺服器arXiv.org上。

人們已經提出了中微子用於各種通訊場景,在這些場景中,無線電波或光訊號不足。中微子很少與普通物質相互作用,並且它們很容易穿過可以遮蔽大多數其他粒子的固體。因此,中微子束可以用於透過地球傳送資訊,或與停在火星遠端、超出無線電聯絡範圍的行星探測器進行通訊。


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但是,使中微子如此吸引人的通訊方面的滑溜性也使其難以使用。即使在最大的探測器中,幾乎所有中微子束中的中微子都會直接穿過。在費米實驗室的實驗中,物理學家將質子束射入碳靶,以產生稱為π介子和K介子的粒子簇射,這些粒子簇射迅速衰變為中微子。對於每脈衝22.5萬億個質子,物理學家在170噸MINERvA探測器中平均記錄到0.81箇中微子。

換句話說,即使受益於世界一流的質子加速器和巨大的粒子探測器,基於中微子的通訊也遠非高效。透過使用一系列開-關脈衝來通訊數字0和1,以ASCII程式碼的位來表示他們的一個詞的資訊,物理學家實現了大約每秒0.1位元的資料速率。按照這個速率,準確地中繼簡單的資訊“中微子”花費了六分鐘以上,這還不包括同步訊號傳輸所需的額外位元。傳輸非營利組織網際網路存檔儲存的全部5.8拍位元組的資料將花費約150億年——只比宇宙的年齡稍長一點。

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