1978年12月底，美国在实验室成功地开发了完全新型的通信方式。它既不需通信卫星，也不要海底电缆，甚至能贯穿地球传送信息。这真是令人惊异，那么它究竟是一种什么样的通信方法呢？

已熟知的通信方式是，使用海底电缆传送的电信号，以及卫星通信和短波通信那样的电波。其中，电波随着技术的进步从长波发展到短波，进而发展到微波，开拓了各式各样的电波，并且利用这些电波的传播方式，进行着国际间的通信。电波从麦克斯韦预言电磁波，并由赫兹进行该项实验，到现在已经过了150年，此间，电波已应用于各个领域。

可是，最近在美国既不用电信号也不用电波的崭新的通信方式实验成功了。这就是所谓“中微子束通信系统”。该项实验，是美国依里诺伊州费米研究所用世界上最大的同步加速器将质子加速到接近光速，而研制的中微子束通信系统。

中微子的含义

所谓中微子是什么呢？任何物质均由半径为10^-8 ~ 10^-7厘米的原子构成，原子则由原子核以及环绕其旋转的电子所组成。而原子核又由基本粒子即质子和中子所组成。原子核的半径约10^-13厘米，由此可以设想，其中的质子和中子将会小到何种程度。

自然界存在着四种力，就是牛顿发现的万有引力所产生的重力，带电体相互吸引或排斥的电磁力，在原子核衰变时发现的弱相互作用力，以及将质子和中子结合起来成为原子核的强相互作用力。中微子不带电荷，其质量为零，是一种只有弱相互作用力的基本粒子。

回顾一下中微子的历史，首先可追溯到三十年代的中叶，就是理论物理学家泡利的假定：原子核在发生β衰变放出电子时，是不是存在着某种不能观测到的未知粒子——一种不带电荷、没有质量、仅有弱相互作用的粒子。此后，在使原子核衰变的逆反应中，也发现有中微子存在。

美国国立费米研究所拥有世界最高能量的质子束加速器。该加速器用许多磁体使质子束转弯，在围绕着直径1.2公里的圆形轨道旋转的同时，于中途数处设有高频电场，以将质子加速到光速，可达400 Gev高能量的质子束。ev是电子伏特，为能量单位，是将1个电子在1伏特电位差中加速所获得的能量大小，而G则为10⁹。若把这样的质子束去撞击靶子，就会发射许多π介子和κ介子。这些介子一面运动，一面衰变成μ粒子和中微子。

所以，具有电荷的质子、介子、μ粒子等可用磁场使它转向而予以去除，这样就能简单地从不带电荷的中子和中微子中取出中微子，换言之，从加速器飞出方向上设置混凝土厚壁即可。这是因为具有强相互作用的中子撞击壁内（即物质内）的各种原子核（使引起反应）后，就会停留在其内的缘故，这样就形成了仅有弱作用力的中微子贯穿壁内。为此，可用设于前进方向上的测量仪来检查中微子已是否到达。

中微子通信的展望

既然中微子非常小，能贯穿任何物体，那么为什么测量仪器能进行测定呢？现若射出一个中微子，这时只要观察一下和其它物质，就是说和质子是否有相互碰撞的反应即可。质子和质子碰撞时，是强作用力起作用；但质子和中微子碰撞时，仅弱作用力起作用。所以，若从质子来看质子，其面积约为10^-25平方厘米，但从中微子来看质子的大小，其面积仅为10^-38 ~ 10^-36平方厘米左右。所以，中微子又小，又具有贯穿物质的能力。

这就像你走在人群中，是1米一步所接触人次多呢还是100米一步所接触人次多。

欲想通过某种物质的中微子，在和质子不碰撞的情况下能通过多大距离，这是能计算的。一个质子即使很小，但若增厚包含质子的物质层，从中微子看，质子当然就成了重叠分布，所以碰到任一质子均将引起反应。根据简单的计算结果，中微子也能够贯穿数万个以至数百万个排列起来的地球。

那么，如何接收中微子束呢？若通过一个中微子，因碰撞质子的几率很小，所以就可使大量中微子通过。

而且，中微子质量是零，传播的速度又和光速一样，所以，若按中微子的发射和中止来发信号，则中微子就和电波同样会瞬时传播，根据和质子是否发生反应来接收其信号。

实现中微子通信的必要条件，是在发信端有能制造大量中微子的大型加速器，而在接收端有确实能接收所收到的中微子的大型测量仪。实际上，要实现贯穿地球的中微子通信、其问题在于获得经过调制的中微子束。例如，像喷雾那样向四面八方飞出去中微子，在到达远离发送地点时，每单位面积的中微子数就很少。

采用这种新型中微子的通信方式来传送目前的通信量，在现时是完全不可能的，即使在小规模特殊的领域应用，从经济性考虑，也必定是20年后，甚至30年后的事。所以在最近二、三十年，估计还是继续处在电波通信的时代。

尽管这样，美国人不仅在进行数年后的实用化实验，而且研究50年、100年后的世界，积极进行着基础研究，这是值得我们好好学习的。

［国际の电信电话（日）1979年2月12 ~ 14页]