韦德体育注册体育真人 超级通讯技术:中微子

爱玩的蛋哥 2个月前 (11-04) 阅读数 155 #推荐
一、中微子

1933 年,奥地利物理学家沃夫根・泡利在研究原子核工业反应时,发现了一些能量的神秘丢失,于是提出了 “中微子” 假说。第二次世界大战的爆发中断了这项研究。直到 1956 年,人们终于通过实验证明了中微子的存在,核衰变过程中能量丢失之谜也真相大白。中微子是一种质量极小,又不带电的中性基本微粒,与其他粒子之间只存在微弱的相互作用力,且在行进过程中的能量损耗甚微,沿地球直径穿越地球能量损耗只有一百亿分之一,还能潜身海底、遨游太空、出入厚硕无比的金属墙。

中微子的这些特性被揭示后,立即引起了通信专家们的注意。早在 1956 年,欧美学者通过复杂的核反应实验,证明中微子确实存在。上世纪 70 年代以后,科学家对中微子通信产生了极大兴趣。美科学家将中微子加速器产生的中微子束,发送至远隔千山万水的另一端接收装置中,成功地感测到了穿山涉水而来的中微子信号。80 年代,前苏联和美国进行了中微子通信的试验并获得成功。1984 年美国一海军基地的一艘核潜艇做水下环球潜行时,采用中微子通信保证了联系。

2012 年 11 月,美国科学家通过粒子加速器将一个相干中微子信息传过了 780 英尺厚的岩石,首次实现利用中微子进行的通信。未来的研究可能实现在不受中途像地核那样高密度物质影响前提下,利用中微子远距离传输二进制信息。

我国对中微子的探索也投入不遗余力。由中国主导的大型国际科学合作项目 —— 江门中微子地下实验室。

二、中微子通信的原理与方法

(一)信息载体的独特性

中微子作为信息载体具有诸多独特特性。首先,中微子质量极小,连电子的万分之一都抵不上,这使得它在传输过程中几乎不会受到质量因素的影响。其次,中微子不带电,与其他粒子之间只存在微弱的相互作用力,不存在电磁力的作用,这使得它能够轻松穿透各种物质。中微子的穿透力极强,可以像《封神榜》中的土行孙那样,神不知、鬼不觉地钻入地下,连硕大的地球也不在话下,甚至可以把地球穿个透。如果设想让它沿地球直径穿越地球,其能量损耗只有一百亿分之一。

(二)调制与解调技术

在中微子通信中,将信息 “驮载” 在中微子束上是通过一种叫 “调制” 的技术实现的。我们所要传送的语音、图像、数据等一类信息,都要通过调制技术加载到中微子束上。然后,藉中微子那种所向无阻的威力,把信息传送到目的地。到达目的地后,再用一种叫 “解调” 的技术,把信息从中微子束中分离出来,还其本来面目。从这点上讲,中微子通信在原理上与其他通信方式有相似之处,但中微子独特的特性使得它在通信领域具有巨大的潜力。

(三)中微子束的产生方法

中微子束的产生主要是通过用高能质子加速器来加速质子,以获得几千亿电子伏特的高能电子束。然后用它来轰击靶子,从而产生不稳定的粒子。这些粒子通过不断的变化,最后形成中微子和其他粒子,然后让它们通过厚钢板,把带电的粒子筛掉,就得到了不带电的中微子束。这种方法虽然复杂,但却是目前获得中微子束的主要途径之一。在这个过程中,需要精确控制各个环节,以确保获得足够强度和能量的中微子束。

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