什么是中微子呢？這個“幽靈粒子”將給人類帶來前所未有的光明？

最近十分懷念在國科大上課的日子，國科大是一個擁有自由學(xué)術(shù)氛圍的地方。

我記得當(dāng)年在國科大上課的時候，有一位老師讓我們發(fā)揮奇思妙想。有位同學(xué)是這么說的：如果可以實現(xiàn)中微子通信，那么就可以取代目前的衛(wèi)星通信，實現(xiàn)更高的通信效率。

那么什么是中微子呢？

實際上，中微子也與質(zhì)子、電子一樣，是構(gòu)成原子的基本粒子之一。

圖片來源：https://chuansongme.com/n/1802275

只不過它的質(zhì)量很輕，連電子的萬分之一都抵不上，而且呈現(xiàn)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。物質(zhì)對于中微子來說無法構(gòu)成任何障礙。打個形象的比方，中微子能夠穿越100光年厚度的鋼，并且?guī)缀醪粫p速。

圖片來源http://k.sina.com.cn/article_1036283792_3dc46f9000100akr8.html

也就是說從南美洲可以使用中微子束穿過地球直接傳至北京。人們假如將中微子束加以調(diào)制，就可以使其包含有用信息，在地球上任意兩點進行通信聯(lián)系，無需昂貴而復(fù)雜的衛(wèi)星或微波站，這便是中微子通信技術(shù)。

除此之外，高能中微子束的強穿透性使得與深海領(lǐng)域進行單向通信稱為可能。

目前，在水下只有極低頻(elf)小于100HZ的無線電傳輸才能提供高速和對應(yīng)深度的通信。由于極低的帶寬、高噪聲水平和難以產(chǎn)生高功率信號，極低頻數(shù)據(jù)速率非常低，大約為每分鐘1位。而以幾千赫的頻率進行無線電傳輸(非常低的頻率，vlf)替代使用，提供周圍的數(shù)據(jù)速率50位每秒 。

然而，非常低的頻率的海水滲透率是有限的。這需要電線天線，浮動接近表面，這種操作限制性很大。水下自由通信的這個瓶頸問題至今還沒有攻克，這個問題也極大的限制了深海能源開采，深海探測的發(fā)展。

Huber P. Submarine neutrino communication[J]. Physics Letters B, 2010, 692(4):268-271.

關(guān)于中微子最火熱的一個實驗是“minos experiment”，2007年，美國費米國家實驗室向芝加哥到明尼蘇達州北部的一個礦場發(fā)射了一束中微子，其距離超過700公里。

費米國家實驗室

在為期兩年的實驗中，中微子束在5000噸的探測器中產(chǎn)生了730個介子。這相當(dāng)于每12小時出現(xiàn)一個中微子事件。顯然，至少需要改進6個數(shù)量級。

P. Adamson, et al., Phys. Rev. Lett. 101 (2008) 131802, arXiv:0806.2237.

就目前來看，有關(guān)中微子的的研究還沒有走向應(yīng)用，比如在潛艇通信方面，為了使用一個中微子束發(fā)送消息，我們又必要知道潛艇的位置在范圍1 ~5公里內(nèi)。不過眾所周知，潛艇的位置是一種絕密的存在。

Search for neutrinos from decaying dark matter with IceCube[J]. The European Physical Journal C, 2018, 78(10).

不過我想可能也是可以解決的，比如在預(yù)先安排的時間將中微子束指向潛艇巡邏區(qū)域內(nèi)預(yù)先安排的位置，潛艇將在每天適當(dāng)?shù)臅r間到達其中一個地點幾次。