Если Вселенная изобилует инопланетянами… Где все? - Уэбб Стивен - Страница 43

Нейтринные телескопы Первый нейтринный телескоп был детищем Рэя Дэвиса,[173] который разработал его для изучения реакций ядерного синтеза, происходящих в ядре Солнца. Его телескоп представлял собой, по сути, 100 000-галлонный чан с перхлорэтиленом (жидкостью для химчистки), закопанный почти на милю под землей в золотом руднике в Южной Дакоте. Это был самый странный телескоп, который когда-либо строили (в наши дни есть и более странные телескопы), но установка была необходима, потому что нейтрино так неуловимы. Жидкость для химчистки обеспечивала достаточное количество атомов хлора, чтобы гарантировать обнаружение нейтрино, в то время как глубина шахты защищала чан от других субатомных частиц, бомбардирующих Землю. Его телескоп обнаружил только треть ожидаемого числа солнечных нейтрино, что стало значительным результатом для физики элементарных частиц: оказалось, что нейтрино бывают трех «ароматов» — электронного, мюонного и тау-нейтрино, — но телескоп Дэвиса был чувствителен только к одному типу. Ядерные реакции на Солнце создают ожидаемое количество нейтрино, но по пути к Земле ароматы нейтрино «осциллируют».

Более современным и чувствительным нейтринным телескопом является IceCube, детекторы которого зарыты глубоко в антарктическом льду. В 2013 году коллаборация IceCube объявила, что обнаружила 28 высокоэнергетических нейтрино, которые пришли от каких-то чрезвычайно мощных событий в глубоком космосе. Наступает эра нейтринной астрономии.

Рис. 4.10 Лаборатория IceCube в марте 2012 года. Лаборатория расположена на станции Амундсен-Скотт на Южном полюсе в Антарктиде и содержит компьютеры, собирающие необработанные данные. Однако сами детекторы нейтрино зарыты глубоко подо льдом: датчики распределены по кубическому километру льда и ищут вспышки черенковского излучения, которые могут указывать на взаимодействие высокоэнергетического нейтрино из космоса с атомом здесь, на Земле. Хотя IceCube базируется в Антарктиде, на самом деле он смотрит «вниз» сквозь толщу Земли: его цель — улавливать нейтрино, приходящие из северного полушария. (Фото: Свен Лидстрём; IceCube/NSF)

В феврале 1987 года детектор Камиоканде в Японии и детектор IMB в Америке вместе зарегистрировали 20 нейтрино за период в несколько секунд. Эти нейтрино были произведены знаменитой сверхновой того месяца: SN1987A. Сверхновая SN1987A произошла в Большом Магеллановом Облаке, примерно в 170 000 световых лет от нас. Таким образом, очевидно, что нейтрино могут путешествовать на межзвездные, даже межгалактические, расстояния, и примитивная технологическая цивилизация, такая как наша, может их обнаружить. Возможно, ВЦ используют модулированные нейтринные лучи для связи[174] друг с другом? Что ж, возможно. Поскольку мы начинаем обладать телескопами, которые позволят нам серьезно искать космические нейтрино, не помешает следить за возможностью искусственно сгенерированных нейтрино. Однако возникает вопрос, стали бы ВЦ утруждать себя нейтринной связью, когда электромагнитные волны справляются с этой задачей с гораздо меньшими хлопотами. Стоимость, безусловно, всегда будет иметь значение. Если упомянутый выше нейтринный эксперимент, который отправляет нейтрино из Фермилаба в шахту, где Рэй Дэвис провел свою новаторскую работу, будет реализован, он будет стоить 1,5 миллиарда долларов. Это дешево, если вы хотите узнать больше о некоторых фундаментальных составляющих вселенной; это чудовищно дорого, если намерение состоит в том, чтобы отправить сообщение.

Рис. 4.11 Обсерватория LIGO в Хэнфорде, штат Вашингтон, состоит из двух 4-километровых рукавов под прямым углом, в каждом из которых лазерные лучи находятся в высоком вакууме. Существует идентичная обсерватория в Луизиане, и обе установки работают в тандеме. Цель — обнаружить гравитационные волны путем поиска изменений длины рукавов, которые в тысячу раз меньше атомного ядра. (Источник: Лаборатория LIGO)

Гравитационные сигналы

Помимо электромагнетизма, единственной известной силой, действующей на астрономических расстояниях, является гравитация. Она также распространяется со скоростью света, так что, возможно, внеземные цивилизации (ВЦ) могли бы использовать гравитационные волны для связи друг с другом? Однако гравитация — гораздо более слабая сила, чем электромагнетизм. Чтобы построить передатчик гравитационных волн, нужно уметь брать большие массы (порядка звездной массы) и сильно их встряхивать. Спорно, обладала бы даже цивилизация II типа Кардашева (KII) такой технологией. Цивилизация KIII, возможно, и смогла бы построить такой передатчик гравитационных волн, но зачем ей это делать, когда электромагнитные (ЭМ) волны справляются с задачей так же хорошо, а передатчики ЭМ гораздо проще сконструировать?

Затем возникает проблема обнаружения гравитационных волн.[175] Гораздо сложнее обнаружить гравитационные волны, чем ЭМ волны. На самом деле, это настолько сложно, что земная наука еще не смогла напрямую обнаружить гравитационные волны. Детекторы, такие как LIGO и VIRGO, ищут гравитационные волны, но даже если они добьются успеха, они обнаружат гравитационное излучение только от самых мощных астрономических явлений. Это были бы исключительно интересные научные данные, но мы не найдем в них модулированных сигналов. Таким образом, учитывая трудности передачи и приема гравитационных волн, маловероятно, что ВЦ выберет их для связи.

Тахионные сигналы

Можно предположить, что чрезвычайно продвинутые ВЦ будут использовать тахионы — частицы, движущиеся быстрее света, — для связи друг с другом. Если тахионы существуют, и если возможно модулировать их пучок для передачи сигналов, то, без сомнения, они были бы привлекательным вариантом для межзвездной связи. Связь на основе тахионов устранила бы эту раздражающую задержку между заданным вопросом и полученным ответом — задержку, которая может составлять сотни или тысячи лет. К сожалению, как мы видели ранее (см. Тахионы в Решении 11), нет абсолютно никаких доказательств существования тахионов, не говоря уже о возможности их использования для передачи сигналов.

Некоторые авторы научной фантастики рассматривали связанное с этим предложение. Одной из самых странных особенностей квантовой механики является явление, называемое запутанностью. Предположим, у вас есть пара частиц, которые были созданы таким образом, что вы не можете описать квантовое состояние каждой частицы независимо; скорее, вы можете описать только квантовое состояние всей системы. Например, вы могли создать пару частиц со свойством, что общий спин системы равен нулю — вы знаете, что одна из частиц вращается «вверх», а другая — «вниз», но пока вы не измерите спин отдельной частицы, вы вынуждены заключить, что обе частицы находятся в квантовой суперпозиции состояний «спин вверх» и «спин вниз». В некотором смысле, пока не произведено измерение, обе частицы вращаются вверх и вниз. Частицы запутаны. Предположим, вы разделили частицы на расстояние в один световой год. Если вы затем наблюдаете, что частица здесь имеет спин «вниз», то — мгновенно — удаленная частица там приобретает спин «вверх». Как будто какое-то влияние преодолело один световой год за мгновение. Так можно ли использовать явление запутанности в качестве тахионного канала связи? К сожалению, нет. Таким способом нельзя передать никакую информацию. Кроме того, верите ли вы, что измерение здесь каким-то образом напрямую влияет на квантовую систему там, зависит от того, как вы решите интерпретировать квантовую механику.

* * *