NeoFronteras

Logran por primera vez enviar un mensaje usando un haz de neutrinos. Aunque de momento no es un sistema práctico podría usar en un futuro como sistema de comunicación estratégico.

El asunto de los neutrinos supuestamente superlumínicos ha servido positivamente para unos y otros. Por un lado los físicos han aprendido ahora a medir muy bien tiempos y distancias. Por otro lado ha puesto de moda la Física durante un tiempo entre la población. En el lado negativo están los “conspiranoicos” empeñados en no reconocer los resultados que finalmente se están alcanzando que niegan la supuesta supervelocidad de los neutrinos.
Siempre está bien que se hable de Física porque es una buena oportunidad para hablar de ciencia y divulgar esta rama tan importante del conocimiento. Cuando en octubre de 2009 hablábamos por aquí del posible uso de los neutrinos como sistema de comunicación en submarinos, quizás fueran pocos a los que en esa época les pareciera una noticia interesante, sobre todo por lo lejano que parecía algo así. Ahora la noticia de que se ha conseguido enviar un mensaje usando neutrinos ha tenido mucho más eco en la prensa especializada.
Los neutrinos prácticamente no interaccionan con la materia y por esta razón los experimentos de detección de neutrinos son tan difíciles de realizar. Básicamente se espera a que una vez entre muchas un neutrino que cruce el detector interaccione con algún átomo y haga notar su presencia. Esto significa que si queremos comunicarnos con neutrinos debemos de producirlos en gran cantidad y utilizar un detector muy grande y pesado.
Un grupo de investigadores de las universidades de Rochester y de Carolina del Norte han sido los primeros en conseguir enviar un mensaje usando neutrinos. Aunque la distancia a través de la cual lo han hecho es de sólo 240 metros (a través de la roca) el logro demuestra que es posible usar estas partículas como base en un sistema de comunicación. El mensaje enviado en formato digital fue precisamente la palabra “neutrino”.
Si este sistema se pudiera generalizar (algo bastante complicado de momento) se podrían poner en contacto dos puntos de la Tierra sin necesidad de satélites o cables de ningún tipo. Los neutrinos simplemente atravesarían el planeta Tierra por el camino más corto que es la línea recta. La desventaja de escasa interacción de los neutrinos con la materia se torna en ventaja al poder estos atravesar incluso años luz de plomo sin inmutarse. Servirían para comunicarse con una base lunar que estuviera en el lado oculto de la misma. Las ondas electromagnéticas que usamos en nuestras comunicaciones habituales no atraviesan obstáculos importantes y a veces necesitamos enviarlas a un satélite de comunicaciones para poder así comunicarnos con un punto al otro lado del horizonte.
Obviamente la comunicación con neutrinos no estaría pensada para el uso de la gente corriente, sino para sistema estratégicos de la defensa. Un uso claro es en submarinos, pues no hay método para enviar mensajes a un submarino sin que éste emerja o lance algún tipo de antena a la superficie, pues la comunicación a través del agua sólo se puede hacer a unos 50 bits por segundo.
De momento la tecnología empleada implica el uso de equipos muy grandes y pesados y su aplicación práctica tardará todavía bastantes años, pero si se lograra la velocidad de transmisión de información para el caso submarino se elevaría en tres órdenes de magnitud.
Este experimento de prueba de concepto se realizó en el Fermilab. Tenía dos partes diferenciadas: uno de los aceleradores más potentes del mundo de 4 km de circunferencia con el inyector NuMI y el detector de 170 toneladas de peso MINERvA que está situado a 100 m de profundidad.
Como siempre que se quiere producir neutrinos en cantidad un acelerador acelera protones a casi la velocidad de la luz y los hace chocar contra un blanco. Las reacciones de alta energía que se dan producen una copiosa producción de neutrinos.
El experimento se realizo durante 2 horas, en un periodo de “mantenimiento” en el acelerador funcionando a la mitad de potencia.
El mensaje enviado, consistió en la palabra “neutrino”, que estaba codificado en binario a base de ceros y unos. Es decir, la ausencia y presencia de neutrinos significa 0 o 1 respectivamente. Para poder obtener estos ceros y unos se moduló la llegada de grandes grupos de protones al blanco.
En el otro lado la detección de los neutrinos estaba calibrada de tal modo que las señales registradas eran traducidas a ceros y unos por un computador.
El haz de neutrinos resultante consistió en 25 pulsos separados unos 2 segundos. En cada pulso había 10¹³ neutrinos. En promedio el detector sólo puede detectar 0,8 neutrinos de esos 10¹³. En los 140 minutos empleados se envió el mensaje 3500 veces para así tener la significación estadística suficiente. Al final se obtuvo una velocidad de transmisión de información de 0,1 bits por segundo con un error menor del 1%. Obviamente no es una maravilla en cuanto de velocidad de transmisión de información, pero recordemos que se trata de un experimento de prueba de concepto, no algo pensado para comunicación prácica. Sería equivalente a cuando Alexander Graham hizo la primera llamada de teléfono en 1876 con la frase: «Watson, come here. I want you».
La eficacia se podría elevar usando haces de neutrinos más densos o detectores más grandes. Se podría, por ejemplo, usar el IceCube de la Antártida. Quizás a alguno se le ocurra realizar un experimento de este tipo con él.
Al igual que OPERA no estaba pensando para el estudio de neutrinos superlumínicos, sino para estudiar la Física de los neutrinos, la colaboración internacional MINERvA (participan 21 instituciones) se dedica principalmente al estudio de esa Física y no al desarrollo de la comunicación con estas partículas. Esto ha sido un extra. Entre los experimentos “serios” que han realizado está el estudio de las reacciones en las que están implicados los neutrinos según los núcleos de diferentes tipos de blancos.

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Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
Artículo de ArXiv.
Comunicación por neutrinos.