現(xiàn)代潛艇非常安靜，據(jù)說整艘導(dǎo)彈潛艇可以在海中經(jīng)過一個(gè)游泳者時(shí)不被注意，除非他用腳打他。進(jìn)入幾十和幾百米的深度，它們變得聽不見，雷達(dá)也看不到：對(duì)于無線電信號(hào)，水生環(huán)境幾乎是不透明的。出于同樣的原因，與潛艇的通信仍然薄弱且有限。

只有頻率為幾赫茲、長(zhǎng)度為數(shù)萬和數(shù)十萬公里的波浪才能在水中自由移動(dòng)。然而，產(chǎn)生如此超長(zhǎng)的無線電波需要巨大的能量，而每一個(gè)能夠使用極低頻的通信站都是一項(xiàng)極其復(fù)雜和昂貴的工程，這對(duì)大多數(shù)China來說要么不是很有必要，要么完全超出了他們的能力。據(jù)了解，此類系統(tǒng)僅由俄羅斯（宙斯）和美國(guó)（海員）潛艇使用。

同時(shí)，潛艇為了接收信號(hào)，必須拋出足夠長(zhǎng)度的磁性天線并拖曳，降低其隱身性。這種連接的效率很低：在緩慢振蕩的波的幫助下，每分鐘只能傳輸不超過幾個(gè)數(shù)據(jù)位。

對(duì)于完全通信，您必須在極低頻率范圍內(nèi)使用較短的無線電波。它們能夠穿透大約 20m，允許潛水員呆在水下，將自己限制在較短的天線上，并將其吞吐量提高到 50bps 左右。不僅獨(dú)眼的無線電臺(tái)可以處理這種信號(hào)的發(fā)射，而且，例如，帶有長(zhǎng)達(dá)數(shù)公里的拖曳天線電纜的專用指揮飛機(jī)。所有這些困難都源于電磁振蕩的本質(zhì)，并且原則上似乎無法克服。

新

科學(xué)家們并沒有放棄與水下航行器建立全新通信信道的嘗試，其中無線電信號(hào)的作用被分配給調(diào)制的中微子束。這些粒子不帶電荷，幾乎沒有任何重量，可以自由地穿過密度蕞大的介質(zhì)。人們經(jīng)常提到，中微子可以飛過一千光年厚的鉛層。此外，數(shù)公里的海洋深度對(duì)他們來說并不是障礙。中微子流從太陽，從遙遠(yuǎn)的太空來到我們身邊，繼續(xù)他們的旅程，沒有注意到任何事情。只有蕞稀有的它們與原子核的粒子碰撞后，至少會(huì)留下一些它們來過的痕跡，在這種情況下，它們可以被檢測(cè)到。

獲得窄定向的中微子通量沒有特別困難：為此有同步加速器。通過加速質(zhì)子束并將其引導(dǎo)至目標(biāo)，您可以獲得介子、快速且壽命短的粒子的完整“陣雨”，它們會(huì)在幾分之一秒內(nèi)衰變，形成狹窄的準(zhǔn)直μ子中微子束. 這樣的發(fā)射器能夠?qū)⑿盘?hào)傳輸?shù)降厍虻娜魏尾糠郑恍柰ㄟ^它照射并每分鐘發(fā)送多達(dá)數(shù)十個(gè)字節(jié)。

接收和傳輸

捕獲中微子并不容易，但仍然可以從潛艇上檢測(cè)到流中的單個(gè)粒子。為此，可以用薄金屬化外殼覆蓋外殼，將其變成萬用表檢測(cè)器。更有希望為這艘船配備切倫科夫輻射傳感器，這些傳感器是由一些在水中飛行的中微子產(chǎn)生的。這種方法大大增加了接收“天線”的尺寸：可以從長(zhǎng)達(dá)幾公里的距離檢測(cè)到耀斑，人工智能肯定有助于將所需信號(hào)與海洋的自然光噪聲隔離開來。

2012年，中微子的聯(lián)系在實(shí)踐中得到了證明。使用費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室 NuMI 源，物理學(xué)家將信號(hào)傳輸?shù)轿挥?1 公里外的 MINERvA 探測(cè)器，并被 210 m 的巖石屏蔽。第壹個(gè)詞是“中微子”，以 0.1 比特/秒的速率傳輸它需要將近 2.5 個(gè)小時(shí)。“對(duì)于實(shí)際應(yīng)用，需要對(duì)發(fā)生器和探測(cè)器進(jìn)行重大改進(jìn)，”科學(xué)家總結(jié)道。

為了可靠讀取，中微子信號(hào)的傳輸必須重復(fù) 3454 次：平均每次傳輸僅記錄 0.81 個(gè)粒子。一連串高能質(zhì)子與碳目標(biāo) (1) 碰撞，形成一個(gè)完整的介子和介子“淋浴”。電磁場(chǎng)聚焦 (2) 粒子并將它們導(dǎo)向探測(cè)器。在途中，它們衰變 (3)，產(chǎn)生中微子；“額外”顆粒被切斷 (4) 或被致密的巖石 (5) 保留。

但即使取得了這樣的進(jìn)展，中微子通信仍將是單向的——就像無線電臺(tái)或電視一樣。解決這個(gè)問題的唯一方法似乎是在潛艇上安裝一個(gè)真正的同步加速器，它自己的中微子——這是一項(xiàng)非常了不起的任務(wù)。但曾幾何時(shí)，船上的核反應(yīng)堆似乎是一件不可思議的事情。