En bithastighed på 0,1 bit/s og en fejlrate på 1 procent lyder ikke umiddelbart imponerende. Men det er ikke desto mindre et gennembrud for kommunikation med neutrinoer.
Det kan være vejen til mere effektiv kommunikation med ubåde, hvor man er vant til at bruge langsomme og dårlige kommunikationsforbindelser.
Det er en international forskergruppe ved Fermilab i USA, der står bag verdens første digitale neutrinokommunikation ved at sende et signal over 1.035 meter, heraf 240 meter gennem jorden.
Udgangspunktet er acceleratoren ved Fermilab, der leverer bundter af protoner med en energi på 120 gigaelektronvolt med en varighed af 8,1 mikrosekunder med mellemrum på 2,2 sekunder.
Læs også: Cern bekræfter mulige fejl i neutrino-eksperiment
Protonerne rammer et mål af kulstof, og der dannes pioner og kaoner, som henfalder til blandt andet neutrinoer (for de særligt interesserede er sammensætningen i beamet ca. 88 procent myon-neutrinoer, 11 procent myon-antineutrinoer og 1 procent elektron-neutrinoer).
Hver puls indeholder 2 x 10^13 neutrinoer, hvoraf i gennemsnit lidt under én (0,8) kan detekteres i en 170 ton detektor, som er placeret godt en kilometer væk og skærmet af 210 meter klippe.
Det lave detektionsniveau skyldes, at neutrinoer er notorisk vanskelige at detektere, da de kun i meget ringe omfang vekselvirker med andre partikler. Af samme grund passerer neutrinoer fra Solen stor set uhindret gennem jordkloden med en intensitet på omkring 10^11 neutrinoer pr. kvadratcentimeter pr. sekund.
Næsten én neutrino detekteret ud af mere end 10.000 milliarder er faktisk et godt resultat, og MINERvA-detektoren ved Fermilab regnes for en af verdens bedste neutrinodetektorer.
Læs også: Hurtigere-end-lyset-partikler skyldes løs lysleder
Forskerne overførte ordet 'neutrino' ved at bruge de sidste fem bit i 7-bit ASCII-koden til at repræsentere hvert bogstav.
Den 40 bit lange signal blev omdannet til et 92 bit signal med en fejlkorrigerende kode, som Nasa og ESA også anvender til kommunikation i rummet.
Der tilføjes desuden et synkroniseringssignal på 64 bit, så man får en ramme på 156 bit. Pulser kommer med mellemrum på 2,2 sekunder - mere præcist er det 25 pulser inden for et tidsrum af 61,267 sekunder, da der er en pause på 6,267 sekunder efter 25 pulser.
Eksperimentet varede i 142 minutter, hvor der blev sendt 3.454 pulser.
Læs også: Flere skeptiske forskere bakker op om hurtigere-end-lys neutrinoer
Målingerne viste, at det krævede to 92-bit-signaler at kunne dekode beskeden med en fejlrate på 1 procent.
Da kun 40 bit repræsenterer data, svarer det til 40/184 data pr. puls eller ca. 0,22 bit/puls. Da der er 2,2 sekunder mellem hver puls, giver det en databithastighed på 0,1 bit/s.
Der er lang vej til, at man kan udnytte neutrinokommunikation med den komplicerede måde, man skal danne og ikke mindst detektere neutrinoer på.
En to år gammel videnskabelig artikel har dog beskrevet, at det burde være muligt at opnå datahastigheder på op til 1-100 bit/s til ubåde med neutrinokommunikation på de dybder, ubådene opererer på.
Det er op til 1.000 gange højere end kommunikation baseret på ELF-signaler (extremely low frequency) ved frekvenser under 100 hertz, som er den eneste form for kommunikation, der kan nå ubåde flere hundrede meter nede i havet. VLF-kommunikation med højere datahastighed kan bruges, når ubåde er tættere på havoverfladen.
Dokumentation
Demonstration of Communication using Neutrinos
Submarine neutrino communication
Kommunikation med ubåde
