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中微子通信是利用中微子運載信息的一種通信方式。中微子是一種質量極小,又不帶電的中性基本微粒。它能以近光速進行直線傳播,並極易穿透鋼鐵、海水,以至整個地球,而本身能量損失很少,因此是一種十分誘人的理想信息載體。中微子通信的設想提出已有多年,但如何方便地發射和探測中微子,把信息有效地調製給中微子和解調出來,還都是有待解決的難題,目前尚在探索之中。

中微子通信
中微子通信是利用中微子運載信息的一種通信方式。中微子是一種質量極小,又不帶電的中性基本微粒。它能以近光速進行直線傳播,並極易穿透鋼鐵、海水,以至整個地球,而本身能量損失很少,因此是一種十分誘人的理想信息載體。中微子通信的設想提出已有多年,但如何方便地發射和探測中微子,把信息有效地調製給中微子和解調出來,還都是有待解決的難題,目前尚在探索之中。

1 中微子通信 -簡介

1933年,著名的奧地利物理學家沃夫根.泡利在研究原子核工業反應時,發現了一些能量的神秘丟失。於是,經過研究,他提出了「中微子」假說。第二次世界大戰的爆發,使他的這項研究中斷了。直到1956年,人們終於通過實驗證明了中微子的存在,核衰變過程中能量丟失之謎也便真相大白了。

中微子通信「中微子」-內部結構模型圖

實際上,中微子也與質子、電子一樣,是構成原子的基本粒子之一。只不過它的質量很輕,連電子的萬分之一都抵不上,而且呈現中性。它與其他粒子之間只存在微弱的相互作用力,而不存在電磁力的作用。中微子還具有其他基本粒子所不具備的那股「鑽」勁。它可以像《封神榜》中的土行孫那樣,神不知、鬼不覺地鑽入地下,連碩大的地球也不在話下,可以把地球穿個透。由於中微子與其他組成物質的基本粒子之間相互作用力很弱,因而它在行進過程中的能量損耗也甚微。如果設想讓它沿地球直徑穿越地球,其能量損耗只有一百億分之一。此外,它還能潛身海底,遨遊太空,出入於厚碩無比的金屬牆,真是所向披靡,如入無人之境[見圖1(a)、(b)]

中微子通信中微子通信
中微子通信中微子通信

中微子的上述特性被揭示后,立即引起了通信專家們的注意。他們認為,利用中微子進行通信比利用電磁波更加優越。因為,在高山、海洋的阻攔面前,電磁波便會顯得軟弱無力,而中微子毫不在乎。目前,尚存在一些因受自然條件影響,無線電不能光顧的地區。這些聽不到廣播,看不到電視節目的地區,通稱為「盲區」。中微子通信的實用化,將會給這些地區帶來福音。中微子通信是利用中微子運載信息的一種通信方式。中微子是一種質量極小,又不帶電的中性基本微粒。它能以近光速進行直線傳播,並極易穿透鋼鐵、海水,以至整個地球,而本身能量損失很少,因此是一種十分誘人的理想信息載體。早在1956年,歐美學者通過複雜的核反應實驗,證明中微子確實存在。上世紀70年代以後,科學家對中微子通信產生了極大的興趣,美科學家將中微子加速器產生的中微子束,發送至遠隔千山萬水的另一端接收裝置中,結果成功地感測到了穿山涉水而來的中微子信號。80年代,前蘇聯和美國進行了中微子通信的試驗,獲得了成功。1984年美國一海軍基地的一艘核潛艇做水下環球潛行時,正是採用中微子通信保證了聯繫。迄今確認的中微子有電子中微子和m介子中微子。科學家分別進行的海下、地下種種試驗,使中微子通信初顯端倪。

中微子通信有著很高的應用價值,如果採用中微子束通信,則將為海軍對潛艇進行保密通信提供強有力的手段;即使是發生了熱核戰爭,安置在岩石深處的指揮部的中微子束髮射機不會受到原子彈的破壞,還能正常工作;地質學家用中微子波束可給地球拍照,尋找地殼中的礦藏資源。中微子通信除用於全球人類通信外,還可以穿透月球,與月球背面的空間站聯繫,或者作為「特殊信使」,遨遊太空,與在宇宙中飛行的宇宙飛船直接聯繫,為人類征服宇宙服務。科學家還設想發射中微子訊號讓它在太空中穿行,去尋找外星人。

將中微子應用於通信,也像其他通信方式一樣,是將中微子作為信息的載體。我們所要傳送的語音、圖像、數據等一類信息,都要通過一種叫「調製」的技術將它們「馱載」在中微子束上,藉中微子那種所向無阻的威力,把信息傳送到目的地。然後再用一種叫「解調」的技術,把信息從中微子束中分離出來,還其本來面目。從這點上講,似乎中微子通信在原理上與其他通信方式沒有兩樣。但要讓中微子通信投入實際應用,仍然有許多有待進一步解決的問題,例如,如何用較簡便的方法獲得一些能量極高而又有足夠束流強度的中微子束,以及如何對它進行有效的控測和放火等,都是難題。

中微子束沿直線傳播,不會發生反射、折射和散射等現象,因而保密性能好。在戰時,當所有有線通信都受到破壞,無線通信又遭受強烈干擾的情況下,中微子通信將由於穩定、可靠而突顯戰略優勢。它特別適用於海軍基地對核潛艇的通信指揮。

利用中微子能夠穿透地球的本領,將為南北半球之間的通信找到一條捷徑;它還可以作為人類的信使,遨遊太空,與宇宙飛船或別的星球建立聯繫;我們還可以利用中微子通信輕而易舉地與設在山洞或水下的指揮所建立聯繫。除此之外,地質學家還設想用中微子波束給地球拍照,以揭開地球的面紗,讓地下寶藏一覽無遺。

2 中微子通信 -參考資料

http://baike.eccn.com/eewiki/index.php/%E4%B8%AD%E5%BE%AE%E5%AD%90%E9%80%9A%E4%BF%A1

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