viernes, 16 de marzo de 2012

Científicos Envían Mensaje Empleando Neutrinos a Través de 260 Metros de Roca


Los neutrinos han aparecido recientemente en las noticias y a pesar de que probablemente no viajen más rápido que luz, aún constituyen una de las tres partículas subatómicas más extrañas que se conocen. Interesados en estas singulares partículas, científicos del Fermilab han tenido éxito en lograr una comunicación con pulsos de neutrinos a través de 240 metros de roca a una tasa de 0.1 bits por segundo.

A pesar de que el experimento es capaz de enviar un caracter alfanumérico cada minuto, aún así constituye una interesante demostración de la posibilidad de emplear haces de neutrinos para brindar un enlaces de comunicaciones de baja velocidad que sean independientes a las radiaciones electromagnéticas. Sin embargo, dado su alcance limitado, baja velocidad de transferencia de datos y las tecnologías extremas que se requieren para conseguir esta demostración, mejoras significativas en haces de neutrinos y detectores se requerirán antes que existan aplicaciones prácticas de comunicaciones con neutrinos.

Los neutrinos solo son afectados por las dos fuerzas básicas más débiles, la fuerza nuclear débil y la gravedad. Su masa es menor a una millonésima de la masa del electrón, la siguiente partícula más ligera. Son bastante difíciles de generar y su detección es aún más complicada. Alrededor de 50 billones de neutrinos pasan a través de nuestro cuerpo cada segundo sin dejar señal de su paso y pueden atravesar años luz de plomo antes de ser detenidos.
Existen tres tipos de neutrinos, los cuáles se transforman en uno u otro con suma rapidez. Y lo que los hace aún más extraños es el hecho de que al mismo tiempo son sus propias antipartículas. A pesar de las dificultades que se presentan en la física e ingeniería de neutrinos, este campo de la investigación resulta fascinante y ha dado como resultado tres premios Nobel.

El principal inyector de haces de neutrinos del Fermilab genera uno de los haces más poderosos en el mundo. Un acelerador de partículas genera pulsos de protones de120 GeV (billones de electrón voltios) hacia un blanco de carbono cada 2.2 segundos. Los pulsos son de 8 microsegundos y la colisión produce una gran cantidad de mesones de alta energía (pares quark-antiquark). Estos mesones decaen produciendo netrinos muón y otras partículas que continúan viajando básicamente en la misma dirección que los mesones. Seguidamente se hace pasar el haz de partículas a través e 240 metros de roca la cual absorbe todas las partículas con excepción de los neutrinos. La energía promedio de los neutrinos es de 3 GeV. El detector se encuentra en una caverna ubicada a un kilómetro del blanco de carbono y en el detector el haz se extiende a una zona con un diámetro de unos cuantos metros.
El detector MINERvA (Main INjector ExpeRiment for v-A) está diseñado para brindar nueva información sobre reacciones nucleares que involucran neutrinos y oscilaciones de neutrinos. Básicamente observa la trayectoria de las partículas emitidas cuando los neutrinos interactúan  con partículas en los núcleos del material que forma el detector. El MINERvA en combinación con el inyector principal de haces de neutrinos, ha sido capaz de medir más de 16 millones de eventos de neutrinos durante cuatro años de uso.

Un total de 16 millones de eventos en 4 años es alrededor de un evento cada 8 segundos. Durante el experimento de comunicaciones por medio de neutrinos, el haz del acelerador fue empleado a la mitad de su capacidad en preparación para el tiempo de inactividad programado, por lo tanto en este caso cabría esperarse una tasa de detección de un evento cada 16 segundos.

Por su parte, los científicos estuvieron de acuerdo en que una señal basada en un sistema similar al código Morse sería la más clara y sencilla para enviar un mensaje con la palabra "Neutrino" es un subconjunto de 5-bit de código ASCII convencional. De esta manera se produjo un mensaje de 40 bits el cual fue codificado empleando el NASA/ESA Planetary Standard.

El análisis teórico de la información de los datos sincronizados mostró una considerable robustez en la transmisión del mensaje. Cuando los datos fueron refinados empleando un código de corrección de errores incorporado, la tasa efectiva de transmisión resultó ser de 0.37 bits/pulso. Al final, la tasa de transmisión experimental dio un valor de 0.1 bits por segundo.

Fermilab ha demostrado que la comunicación a larga distancia por medio de neutrinos es probable, pero solo con lo último en tecnología. Sensores más sensibles y aceleradores de partículas optimizados para comunicaciones con neutrinos serán necesarios para conseguir que esta tecnología se convierta en una realidad práctica.




SHARE THIS

Author:

0 comentarios: