Техника - молодёжи 1980-01, страница 32

НЕЙТРИНО: самая быстрая связь

По выступлению П. Котцера (США)

Вездесущие нейтрино проникли и на симпозиум, посвященный строению геосфер Тихого океана и окружающих материалов. Способность нейтрино беспрепятственно пронизывать тысячекилометровые толщи горных пород делает эти элементарные частицы перспективным средством исследования земных глубин. Недаром Артур Кларк — самый, пожалуй, «научный» из современных фантастов — пишет в «Фонтанах рая» о нейтринном просвечивании, которое когда-нибудь станет новым оружием археологов. Впрочем, писатель заглянул в будущее не так уж далеко. Судите сами.

Американский ученый П. Котцер из Западно-Вашингтонского университета ознакомил участников симпозиума с предложением использовать искусственные пучки нейтрино для... предсказания землетрясений. Оказывается, мощные современные ускорители, такие, как сер-пуховский или ускоритель протонов Лаборатории имени Ферми (Ферми-лаб) в Батавии, могут создавать узкие направленные и очень плотные пучки нейтрино.

Естественно, ускоритель протонов ускоряет именно протоны. Он разгоняет их до большой скорости и с помощью магнитной отклоняющей системы бросает в заданном направлении. На пути протонов размещают специальную мишень; протоны, врезаясь в нее, порождают ливень вторичных частиц — пионов и као-нов, — которые тут же распадаются с образованием нейтрино. Получающийся в результате плотный поток нейтрино движется в том же направлении, что и поток протонов-«родителей» (вернее, «дедов» и «прадедов»).

Таким образом, ускоритель протонов может служить своеобразным «нейтринным передатчиком», посылающим в заданном направлении узкий модулированный поток

На снимке:

С помощью таких субмарин, оснащенных манипуляторами, ученые испытывают подводные нейтринные детекторы.

На рисунках:

Схема нейтринной связи сквозь земной шар.

Мюон, образовавшийся в результате взаимодействия нейтрино с веществом, испускает конус черенковско-го излучения. Оптические датчики регистрируют это излучение.

нейтрино. Принцип модуляции прост: ускоритель выбрасывает протоны отдельными короткими (нано-секундными) порциями, или посылками, каждая из которых содержит до 10 млрд. протонов;" интервал между соседними посылками в 18 раз больше длины посылки. Такую же структуру сохраняет и получающийся поток нейтрино. Если менять число протонов от посылки к посылке, то можно передавать любую информацию, включая телеизображения.

Отметим, что если нейтринный приемник (например, ДЮМАНД) может работать самостоятельно на прием космических нейтрино, то для практического использования передатчика приемник совершенно необходим. Поэтому естественно, что именно при рождении программы ДЮМАНД (конец 1974 г.) было предложено использовать нейтрино с ускорителя в Фермилаб для калибровки нейтринного телескопа. Однако вскоре выяснилось, что ускоритель в Батавии может работать «в паре» не только с установкой ДЮМАНД, но и с гораздо более простыми приемниками. В частности, с водными черенковскими детекторами, рабочая масса которых составляет всего несколько тонн. Это неудивительно — ускоритель производит нейтринные потоки, которые на много порядков плотнее самых мощных естественных.

А если уж у нас есть и приемник и передатчик, то мы можем обращаться с нейтринными системами примерно так же, как с обычным радио, — передавать звук и изображение, измерять расстояния и т. д. Передачу можно вести самым скорым путем, по прямой линии (нейтрино пронзают земной шар по диаметру за 0,04 с; радиоволна через спутники связи добирается до места примерно в шесть раз мед

леннее). Конечно, детекторы зарегистрируют лишь ничтожную часть посланных нейтрино, но и ваш радиоприемник принимает очень малую долю электромагнитной энергии, которую излучает радиостанция. При этом у нейтринной связи есть очень большое преимущество — ей не страшны никакие помехи. А точность измерения расстояний может в принципе быть столь высокой, что позволит уловить даже скорость движения тектонических плит, если, конечно, они действительно движутся. Некоторые ученые считают, что перед крупным землетрясением движение плит нарушается — нейтринные приемники зарегистрируют эти перемены.

Конечно, все-таки хотелось бы иметь приемник помощнее. Что-нибудь вроде установки ДЮМАНД, пусть меньших масштабов. Такие детекторы, как мы уже знаем, целесообразно размещать в глубинах естественных водоемов. Особенно хороши для установки нейтринных детекторов глубокие озера с прозрачной водой: здесь нет помех от светящихся морских организмов.

— Самые подходящие кандидаты — это Байкал и Иссык-Куль, — сказал нашему корреспонденту П. Котцер. — Весьма перспективным, с моей точки зрения, представляется и проект, предусматривающий регистрацию на дне Иссык-Куля потоков нейтрино, посланных ускорителем в Батавии. Не исключено, что уже в скором времени Советскую Киргизию соединит со штатом Вашингтон самая быстрая связь в мире...

Поживем — увидим. Уже проведены первые эксперименты. Искусственные потоки нейтрино надежно регистрировались черенковскими детекторами на расстояниях 5, 21 и 56 км от ускорителя в Фермилаб.