再谈中微子通信

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本刊于1994年第10期简述了中微子通信的发送、接收机理。即利用热核反应堆中生成的大量粒子,在正电场的高压下释放掉电子,形成中微子束。

利用同步质子加速器加速中微子束到相当大的能级,当中微子束的速度达到光速后,便具有独特的贯穿辐射损耗极小的特点。中微子和光子都属于“轻子”基本粒子范畴,具有波动和粒子的两重性。

具备粒子的特性,才能对它进行同步加速;具备波动特性,才能在时空呈现出周期性,并伴随着出现信息和能量的传输。因此,利用波动的“相干效应”,使中微子波束与激光波束相干涉,得到的中微子束载有激光通信的全部信息。

在接收端,利用契伦科夫效应,用光电倍增器检测“契伦科夫光”或者检测负质子的能流密度都可以解调出发送端的全部信息。

传输速率已由Mbit/s向Gbit/s过渡,实现多路图像传输和计算机联网运行。

中微子通信的问世,使整个通信系统产生了一个质的飞跃。中微子通信技术,把高能核物理、计算机技术、激光通信、卫星通信技术、定位技术、仿真技术等结合起来并推至一个新的应用阶段。既是信息论、控制论、系统论的产物,更是耗散论、突变论、协同学的运用实例。它的深远影响或许要到下一个世纪才能体现出来。下面仅就几例应用对中微子通信的发展趋势作一些推测。

一、中微子通信改变了以往通信只能依靠空间传输的方式,建立了一个空间、空中、海面、海底一体化的主体传输网络。过去核潜艇在接到命令后由某基地潜航至某海区,需要一段时间,这段时间如果对方改变了航向,则失去了战机。建立中微子通信系统后,核潜艇直接掌握了对方的动态情报,缩短了转移运动的时间,利于捕捉战机。

二、中微子通信促进各种战略和战术武器融合升级,形成一个以深海核潜艇为主的战斗堡垒。由于中微子通信集海空优势于一体,使侦察、定位、指挥、进攻全部可以实时地进行。核潜艇利用各种空中侦察手段,对某个战区的战争势态了如指掌,直接潜入对方的近海,用中程导弹摧毁对方的固定核设施,同时还用中、近程导弹摧毁对方的移动核设施。既可以作为第二次核打击的威慑力量,又可以直接在海战中作战术支援。附图所示为中微子通信指挥海战示意图。

图1
图1 🔍原图 (794×694)

三、中微子通信增强了核潜艇的生存能力,改善了生存环境,提高了战斗能力。过去核潜艇有过触礁撞船事件。现在可以通过卫星观察导航、掌握航道上的岛屿礁石和船只情况,避免触礁撞船。必要时,潜艇的船长还可以与海面的船只直接进行通信,接受补给。核潜艇内休息的官兵可以随时给基地打电话,看最新上演的影片和电视,避免了过去的单调孤独感。

四、中微子通信使干扰和反干扰的电子对抗技术面临新的挑战。由于中微子通信不形成电磁辐射,不占用已有的任何频段。可用于海基、陆基或者移动目标点与点之间的保密通信。无法对中微子通信进行窃听和干扰,特别适用于情报枢纽和军事指挥机关。

中微子通信作为一种崭新的通信方式,是继光纤通信后的又一里程碑。投资巨大、应用场地的限制是这种通信的不足之处。(刘承武 范志君 张宇)