Группа ученых во главе с исследователями из Университета Рочестера и Университета штата Северная Каролина впервые отправила сообщение, используя пучок нейтрино - почти безмассовых частиц, которые движутся почти со скоростью света. Сообщение было отправлено через 240 метров камня и гласило просто "Нейтрино".

"Используя нейтрино, можно было бы осуществлять связь между любыми двумя точками на Земле без использования спутников или кабелей", - сказал Дэн Стансил, профессор электротехники и вычислительной техники в штате Северная Каролина и ведущий автор статьи, описывающей исследование. "Нейтринные системы связи были бы намного сложнее, чем современные системы, но могут иметь важное стратегическое применение".

Многие теоретизировали о возможном использовании нейтрино в коммуникации из-за одного особенно ценного свойства: они могут проникать практически во все, с чем сталкиваются. Если бы эту технологию можно было применить, например, к подводным лодкам, тогда они могли бы общаться на большие расстояния через воду, что сложно, если не невозможно, с нынешней технологией. И если бы мы захотели связаться с чем-то в космосе, находящимся на обратной стороне Луны или планеты, наше сообщение могло бы пройти прямо через него без препятствий.

"Конечно, наша текущая технология требует огромного количества высокотехнологичного оборудования для передачи сообщения с использованием нейтрино, поэтому сейчас это непрактично", - сказал Кевин Макфарланд, профессор физики Университета Рочестера, который участвовал в эксперименте. "Но первым шагом к тому, чтобы когда-нибудь использовать нейтрино для связи в практическом применении, является демонстрация с использованием сегодняшней технологии".

Команда ученых, которая продемонстрировала, что это возможно, провела свой тест в Национальной ускорительной лаборатории Ферми (или сокращенно Фермилаб), за пределами Чикаго. Группа представила свои результаты в журнале Modern Physics Letters A.

В Fermilab исследователи получили доступ к двум важнейшим компонентам. Первый - это один из самых мощных в мире ускорителей частиц, который создает высокоинтенсивные пучки нейтрино, ускоряя протоны по треку длиной 2,5 мили, а затем сталкивая их с углеродной мишенью. Второй - многотонный детектор под названием MINERvA, расположенный в пещере в 100 метрах под землей.

Тот факт, что для связи с использованием нейтрино необходима такая существенная установка, означает, что необходимо проделать большую работу, прежде чем технология сможет быть включена в легкодоступную форму.

Тест связи проводился в течение двухчасового периода, когда ускоритель работал на половину своей полной мощности из-за предстоящего запланированного простоя. Данные о регулярном взаимодействии MINERvA были собраны в то же время, когда проводился тест связи.

Сегодня большая часть коммуникации осуществляется путем отправки и приема электромагнитных волн. Именно так работают наши радиоприемники, сотовые телефоны и телевизоры. Но электромагнитные волны нелегко проходят через большинство типов материи. Они блокируются водой, горами и многими другими жидкостями и твердыми веществами. С другой стороны, нейтрино регулярно проходят через целые планеты, не будучи потревоженными. Из-за их нейтрального электрического заряда и почти несуществующей массы нейтрино не подвержены магнитному притяжению и не подвергаются значительным изменениям под действием силы тяжести, поэтому они практически свободны от препятствий для своего движения.

Сообщение, которое ученые отправили с помощью нейтрино, было переведено в двоичный код. Другими словами, слово "нейтрино" было представлено серией единиц и 0, где 1 соответствует группе запускаемых нейтрино, а 0 соответствует отсутствию запускаемых нейтрино. Нейтрино были выпущены большими группами, потому что они настолько уклончивы, что даже с помощью многотонного детектора обнаруживается только примерно одно из десяти миллиардов нейтрино. После обнаружения нейтрино компьютер на другом конце перевел двоичный код обратно на английский, и слово "нейтрино" было успешно получено.

"Нейтрино были удивительным инструментом, помогающим нам узнать о работе как ядра, так и Вселенной, - сказала Дебора Харрис, руководитель проекта Minerva, - но нейтринной связи предстоит пройти долгий путь, прежде чем она станет столь же эффективной".

Minerva - это международное сотрудничество физиков-ядерщиков и физиков элементарных частиц из 21 института, которые изучают поведение нейтрино с помощью детектора, расположенного в Национальной ускорительной лаборатории Ферми недалеко от Чикаго. Это первый в мире нейтринный эксперимент, в котором используется пучок высокой интенсивности для изучения нейтринных реакций с ядрами из пяти различных материалов-мишеней, что позволяет впервые провести параллельное сравнение взаимодействий. Это поможет дополнить картину нейтрино и позволит более четко интерпретировать данные в текущих и будущих экспериментах.