Cómo los neutrinos podría revolucionar las comunicaciones con submarinos

ComparteTweet about this on TwitterShare on FacebookEmail this to someoneShare on Google+Share on RedditShare on LinkedInPin on PinterestShare on TumblrPrint this page

Enviar mensajes usando neutrinos podría aumentar tasa de transferencia de datos en hasta tres órdenes de magnitud.

La comunicación subacuática es un tema complicado, como te dirá cualquier comandante de un submarino nuclear. Estos muchachos pueden permanecer ocultos más o menos indefinidamente, operando a una profundidad de aproximadamente 300 metros, pero la comunicación es un serio problema debido a que sólo puede realizarse cerca de la superficie marina, donde los submarinos son más vulnerables a la detección y ataque.

Esto se debe a que las ondas de radio no viajan bien a través del agua. Sólo las ondas de Frecuencia Extremadamente Baja (ELF, con una frecuencia menor de 100Hz) hacen alguna incursión en el agua. Pero son difíciles de producir a alta potencia, e incluso entonces, sólo permiten unas tasas de transmisión de aproximadamente 1 bit por minuto.

A su vez, los marineros del submarino tienen que depender de las ondas de Frecuencia Muy Baja (VLF) de unos pocos kilohertzios. Estas permiten hasta 50 bits por segundo, pero no viajan lejos a través del agua. Esto significa que sólo pueden detectarse arrastrando una gran antena de radio cerca de la superficie.

Entonces, ¿cómo mejorar este problema? Una sugerencia es usar neutrinos para enviar información. El problema es que aunque los neutrinos pasan fácilmente a través del agua, también atraviesan todo con la misma facilidad, haciéndolos casi imposibles de detectar. Por tal razón, la comunicación mediante neutrinos siempre se ha pensado que era un imposible.

Ahora, un nuevo análisis sugiere que los marineros del submarino pueden haber sido rápidos al descartar los neutrinos. Patrick Huber, físico de Virginia Tech, dice que la comunicación mediante neutrinos puede ofrecer tasas de transferencia de datos de hasta 100 bits por segundo a cualquier profundidad. Esto es tres órdenes de magnitud mejor que la comunicación ELF.

Pero, ¿qué hay que cambiar para que la comunicación mediante neutrinos sea práctica? Primero, dice Huber, es la capacidad para generar y detectar intensos rayos de neutrinos. Los físicos generan rayos de neutrinos acelerando muones a altas energías, los cuales al decaer, producen neutrinos que, debido al marco de referencia en movimiento, están estrechamente colimados. Detectar neutrinos es simplemente invertir este proceso. Cuando los neutrinos interactúan con la materia, producen muones que pueden detectarse con relativa facilidad.

¿Y cómo de fácil puede ser esto para la comunicación submarina? Huber dice que uno de los rayos de neutrinos más intensos se usa en un experimento conocido como MINOS, el cual envía un rayo desde el Laboratorio del Acelerador Nacional Fermi en Chicago a un detector de muones de 5000 toneladas en una mina al norte de Minnesota, una distancia de más de 700 km.

El problema está en que, en los dos años que lleva funcionando MINOS, el detector sólo ha observado 730 muones. “Obviamente, se requiere una mejora de al menos seis órdenes de magnitud”, dice Huber, como poco.

Pero cree que este tipo de mejora será posible con la próxima generación de aceleradores de muones.

Vamos a darle la razón en esto. La cuestión es entonces, cómo detectar estos neutrinos en un submarino. Aquí, Huber ha sido un poco más creativo. Dice que hay básicamente dos formas de observar neutrinos. “Usaríamos finos módulos detectores de muones, los cuales pueden usarse de la misma forma que un papel de pintar para cubrir la mayoría del casco de la nave”, dice Huber. Esto convierte de forma efectiva a un submarino en un detector de muones cilíndrico gigante de aproximadamente 10 metros de diámetro y 100 metros de largo.

¿Cómo funcionaría esto? “Los muones entrarían en un lado del submarino y saldrían por el otro”, comenta. “Se miden los puntos de entrada y salida, y de esta forma la dirección del muón puede reconstruirse con bastante precisión”.

Pero también existe otra forma de detectar neutrinos: buscar la radiación de luz Cerenkov producida por los muones de movimiento rápido en el agua del mar. Esto es algo muy inteligente, debido a que te permite crear un detector con dimensiones que tienen aproximadamente la distancia que viaja la luz en el agua del mar, un kilómetro más o menos. Por supuesto, no hay escasez de rudio procedente de la bioluminiscencia, luz solar y luz lunar, pero Huber parece confiado en que todas estas fuentes puedan filtrarse.

El fondo es que los marineros de un submarino podrían algún día usar esta tecnología para recibir mensajes a tasas de transferencia de hasta 100 bits por segundo.

Existe un obstáculo, por supuesto. Sólo es posible recibir mensajes en un submarino con este método, no enviarlos. Esto no es algo que haya preocupado mucho a los televidentes. Pero los comandantes de submarinos nucleares pueden tener una opinión distinta.


Fecha Original: 5 de octubre de 2009
Artículo de Referencia: arxiv.org/abs/0909.4554: Submarine neutrino communication
Enlace Original

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos necesarios están marcados *