Sciencemag.cz
Doporučujeme
Pokud by byla mimozemská civilizace skutečně inteligentní, sotva bude posílat vzkazy v elektromagnetickém spektru…
Neutrina by mohla být ideálním prostředkem pro komunikaci. Procházejí bez problémů látkou, většinu z nich nezastaví ani tisíce světelných roků olova a neutrinovou zprávu je možné přijmout i na druhém konci viditelného vesmíru. Můžeme začít ale tady u nás na Zemi, kde by se neutrinová komunikace hodila armádě pro vydávání povelů ponorkám, obchodníkům pro komunikaci napříč Zemí či astronomům pro posílání zpráv základně na odvrácené straně Měsíce. Pojďme si věc vysvětlit podrobněji.
K neutrinové komunikaci potřebujeme nejprve dosti intenzivní zdroj neutrin. Tím jsou jaderné reaktory nebo výbuchy atomových bomb. Pokud chceme směrovaný zdroj, neznáme zatím jiný způsob, než výkonný částicový urychlovač. Urychlené částice, například protony, jsou namířeny do útlumového členu, kde z nich vznikají piony a kaony a ty se poté rozpadají na neutrina. Nabité protony, piony i kaony lze směrovat magnetickým polem tak, aby vznikající neutrina tvořila svazek putující určitým směrem. Zdroj bychom tedy měli. Jak do něj ale zapsat zprávu? Naše technologie zatím umožňují jen zprávu zakódovat do časového průběhu svazku neutrin. Svazek se může skládat z pravidelných oddělených shluků neutrin a přítomnost či nepřítomnost takového shluku bude znamenat logickou jedničku či nulu. Trošku to připomíná počátky elektromagnetické komunikace, kdy se zprávy kódovaly Morseovou abecedou. Kontinuální svazek neutrin neumíme tak jako tak v současné době vyrobit, protože protony zahřívají útlumový člen a ve vysílání musí být přestávky potřebné k jeho chlazení. Neutrinový svazek nese informaci, která by měla být někde přijata, tedy k neutrinové komunikaci potřebujeme také vhodný přijímač. Tím nemůže být nic jiného než detektor neutrin. Současné detektory jsou velmi objemná zařízení. Na druhou stranu interakční schopnosti neutrina s látkou rostou do sta teraelektronvoltů lineárně s jejich energií, nad sto teraelektronvoltů už pak jen logaritmicky. Čím energetičtější neutrina pro komunikaci použijeme, tím snáze budou interagovat s látkou a tím menší detektor pro přijetí zprávy postačí.
Oscilace neutrin nemusí být při komunikaci na závadu. Buď budeme přijímat více druhů neutrin, nebo komunikace probíhá v podmínkách, kdy oscilace nemusí být vůbec podstatné. Například při prvních experimentech s neutrinovou komunikací byly k vytvoření neutrin použity protony o energii 120 GeV z hlavního injektoru bývalého Tevatronu. U vzniklých neutrin je oscilační vzdálenost kolem 80 000 kilometrů, což pro komunikaci v rámci naší planety není překážkou.
Velkým problémem je komunikace s ponorkou pod hladinou oceánu. Vodní masa znemožňuje posílat zprávy prostřednictvím elektromagnetických vln. Mnohdy by stačilo ponorce předat jen jednoduchý povel typu ano/ne či číslo určující operaci, kterou má provést. Taková zpráva může být snadno namodulovaná do neutrinového svazku, který k ponorce přiletí i nitrem Země od protinožců. A detekce? Okolní oceán může sloužit jako ideální vodní detektor a vzniklé Čerenkovovo záření mohou přijímat fotonásobiče umístěné na povrchu ponorky. Její trup by se tak sám o sobě stal dostatečně velkým neutrinovým detektorem. Samozřejmě by šlo pouze o jednostrannou komunikaci – pouhé přijetí povelu k akci.
Dnes jen malá část populace vytváří nějaké hodnoty. Zbytek se pasuje do role nejrůznějších manažerů, překupníků, prodejců, politiků, zlodějů a dalších prapodivných existencí. V dnešním elektronickém světě je pro obchodníka rozhodnutí, zda prodat či nakoupit, otázkou velmi krátkého času. Několik ztracených milisekund může znamenat promarněný obchod za miliardy. Současná komunikace probíhá po optických vláknech, jimiž se signál šíří rychlostí zhruba 2/3 rychlosti světla nebo bezdrátově přes různé retranslační družice a mezistanice. Rozhodně nejde o přímočarou komunikaci. Přímá neutrinová komunikace nitrem Země například mezi Spojenými státy a Austrálií by obchodníkům dala k dispozici tolik času navíc, že by ti, kteří by byli vybaveni neutrinovou technologií, mohli uzavírat bezkonkurenčně lepší obchody. Budou tedy obchodníci nastupujících generací skupovat částicové urychlovače? Ani to není vyloučené.
Neutrinová komunikace by byla velmi výhodná i v rámci Sluneční soustavy. Povely vysílané na základnu na odvrácené straně Měsíce či Marsu by nepotřebovaly žádné pomocné družice, které signál zpracovávají a posílají dál.
Posledních několik desítek let je velmi módní hledání mimozemských civilizací. Různé programy se snaží zachytit jejich signál, jiné naopak vysílají signály ze Země – něco ve stylu: „Tady jsme, přijďte si pro nás!“. Těžko odhadnout, nakolik jsou takové snahy jen naivní a nakolik vypočítavé. Podobné rádoby projekty totiž přitahují peníze a ty lze pak využít i na smysluplný výzkum. Navíc mělo hledání mimozemských civilizací i jeden pozitivní dopad. V roce 1999 odborníci z Kalifornské univerzity v Berekeley spustili program SETI@home (Search for Extra-Terestrial Intelligence at home, vyhledávání mimozemských civilizací doma). Na milionech počítačů různých uživatelů se v době, kdy počítač nepoužívali, rozběhl program provádějící analýzu dat z hledání mimozemských civilizací. Šlo první distribuovaný výpočet tohoto druhu, který se později začal využívat i v jiných důležitějších oblastech lidské činnosti.
Pokud by byla mimozemská civilizace skutečně inteligentní, sotva bude posílat vzkazy v elektromagnetickém spektru. Elektromagnetické vlny jsou spolehlivě zachyceny jakoukoli mezilehlou galaxií a při komunikaci v rámci naší Galaxie jsou silně absorbovány a pozměňovány všudypřítomným plynem a prachem. Nic takového pro neutrina neplatí, a pokud máme v současnosti prostředky pro omezenou neutrinovou komunikaci my, budou je mít vyspělé civilizace samozřejmě také. Hledání stop jiných civilizací by tedy mělo být spíše doménou neutrinové fyziky než úsměvných rádiových experimentů. Pro galaktickou komunikaci se jeví velmi výhodná tzv. Glashowova1 rezonance. Pokud má elektronové antineutrino energii 6,3 PeV (6,3×10 na 15 eV), relativně ochotně interaguje s obyčejnými elektrony, kterých je ve vesmíru všude dostatek. Při této interakci vzniká polní částice slabé interakce W−, která se následně rozpadá na charakteristickou spršku dalších částic. Civilizace hledající jiné inteligentní bytosti by zjistila, že v určitém směru vidí tyto nezaměnitelné spršky částice W− a že je tedy z tohoto směru vysílán nějaký signál. Spršky byly samozřejmě vytvořeny zcela zanedbatelnou částí neutrin přilétajících z daného směru. Příslušný detektor by byl extrémně jednoduchý, šlo by o rezonanční detektor, který by využíval ochotu elektronových antineutrin spojovat se s elektrony, a my bychom detekovali následné W spršky. Ve vesmíru, pokud víme, není žádný přirozený zdroj elektronových antineutrin s energií 6,3 PeV, takže by příjemcům bylo na první pohled jasné, že jde o umělý signál. Naše civilizace zatím nedisponuje takovými technickými prostředky, aby vytvořila svazek antineutrin s energií 6,3 PeV. Přijetí takového signálu je ale jen otázkou peněz a priorit, na jaké účely půjdou.
Tento text je úryvkem z knihy
Petr Kulhánek: Duchové vesmíru
Aldebaran 2021
Třináctero příběhů o neutrinech, nejpodivnějších částicích, které kdy lidé objevili. „Duchové vesmíru“ volně navazují na předchozí tituly „Jak vznikal svět“, „Z kuchyně do vesmíru“ a „Blýskání“. V knize naleznete ve třinácti příbězích poutavá svědectví o neutrinech, která tvoří svůj vlastní svět procházející vším, co známe. Kniha je určena každému, kdo se zajímá o přírodu a vesmír.
O knize na stránkách vydavatele
Rád sleduji Kulhánkovy přednášky o fyzice, ale jeho představa o společnosti je dost bulvární : „Dnes jen malá část populace vytváří nějaké hodnoty. Zbytek se pasuje do role nejrůznějších manažerů, překupníků, prodejců, politiků, zlodějů a dalších prapodivných existencí“. Ten článek si to nezaslouží.