Патрик Губер (Patrick Huber) из Виргинского политехнического института и университета штата (США) рассчитал параметры эксперимента по передаче сообщений на субмарины, находящиеся в подводном положении, с помощью нейтрино.

Идея использования нейтрино — частиц, которые чрезвычайно слабо взаимодействуют с веществом,

— для связи на дальних расстояниях была высказана еще в 1977 году специалистами Научно-исследовательской лаборатории ВМС США. Впрочем, тогда эту концепцию признали фантастичной, поскольку задача регистрации посланных нейтрино казалась невыполнимой. «Да, эти вопросы уже рассматривались раньше, и все, похоже, знают, что это невозможно, — говорит г-н Губер. — Но стоит провести расчеты — и окажется, что цифры не такие уж страшные».

В настоящее время для связи с атомными подводными лодками используют радиоволны очень низкой (ОНЧ) и крайне низкой частоты (КНЧ). Сигналы КНЧ-передатчика, работающего на частоте менее 100 Гц, легко могут быть приняты субмариной в подводном положении. В то же время создание такого передатчика сопряжено с огромными трудностями, а скорость потока данных ничтожна и составляет около 1 бит/мин. Создать ОНЧ-передатчик гораздо проще, однако генерируемые им радиоволны могут проникать лишь на небольшую глубину, что вынуждает подводную лодку выпускать специальный буй с антенной. Скорость передачи данных в этом случае доходит до 50 бит/с.

Свои расчеты Патрик Губер начал с определения параметров коллимированных пучков нейтрино, которые будут использоваться для связи. Ученый предлагает работать с так называемыми мюонными накопительными кольцами, создание которых ведется по всему миру: в этих установках мюоны получаются в результате распада пи-мезонов, которые, в свою очередь, образуются при облучении мишени протонами. В проекты современных накопительных колец закладывается интенсивность распадов мюонов и антимюонов, сопровождающихся вылетом мюонных нейтрино и антинейтрино, на уровне 10¹⁴ расп/с.

Некоторая — чрезвычайно малая — часть испущенных нейтрино будет взаимодействовать со встреченными в морской воде атомами, что приведет к образованию высокоэнергетичных мюонов. Как вычислил автор, на расстоянии в 10 000 км от накопительного кольца в область площадью 1 000 м² будут попадать в среднем 2,2 мюона в секунду.

Ученый видит два способа регистрации этих мюонов. Можно превратить саму субмарину в один большой детектор, буквально «обклеив» ее корпус тонкими пластинами детектирующих материалов (к примеру, пластиковых сцинтилляторов). Современную атомную подводную лодку можно представить в виде цилиндра высотой 100 м с диаметром основания 10 м, что как раз дает эффективную площадь регистрации в 1 000 м². Место попадания и выхода мюона теоретически должно отслеживаться с достаточной точностью, что позволяет восстанавливать траекторию его движения.

Кроме того, перемещение мюонов в морской воде со скоростью, превышающей фазовую скорость распространения света в этой среде, сопровождается излучением Вавилова — Черенкова. Процесс приема сигнала, таким образом, может быть построен на регистрации фотонов с длиной волны 400–550 нм.

При передаче сигнала автор планирует использовать фазоимпульсную модуляцию, что должно обеспечить скорость передачи на уровне 10 бит/с.

Фрэнсис Халцен (Francis Halzen) из коллаборации IceCube поддерживает своего коллегу, соглашаясь, что его идеи выглядят разумно. «Конечно, система довольно дорогая, — отмечает физик. — Но для военных это не проблема».