Frage:
Warum verwenden wir keine Neutrinoemissionen, um fremde Zivilisationen zu entdecken?
Justin Braun
2018-06-12 18:18:08 UTC
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Derzeitige SETI-Bemühungen scheinen sich auf das elektromagnetische Spektrum im "Wasserloch" oder auf EM-Wellen zwischen 1420 MHz und 1720 MHz zu konzentrieren, da dies die Resonanzfrequenz von Wasserstoffatomen bis hin zu Wassermolekülen ist. Das Grundprinzip wäre, wenn eine außerirdische Zivilisation versuchen würde, uns zu kontaktieren, dies unter Verwendung einer Frequenz, die irgendwie mit den Bausteinen des Lebens verbunden ist.

Ich denke, dies setzt Folgendes voraus: 1) Eine außerirdische Zivilisation würde versuchen, uns überhaupt zu kontaktieren2) Das Leben von Außerirdischen hat eine ähnliche Chemie wie wir.

Wenn wir stattdessen nach dem suchen würden Könnten wir diese beiden Annahmen nicht umgehen, wenn wir Neutrinoemissionen aus ihren Kernreaktoren und Atomwaffen abgeben? Neutrinos interagieren unglaublich schwach und können VIEL weiter reisen als Licht. Warum konzentrieren wir unsere SETI-Bemühungen nicht dort?

Diese Frage geht davon aus, dass intelligentes Leben Kernreaktoren und Atomwaffen verwendet.
Die Frage macht auch einige seltsame Annahmen, wie zum Beispiel, dass Neutrinos viel weiter als Licht reisen können. Wir studieren Licht, das vom Ende des Urknalls übrig geblieben ist. Selbst wenn es wahr ist, ist es irrelevant.
@cdlvcdlv Ich würde sagen, das ist eine sichere Annahme. https://xkcd.com/1162/
@UIDAlexD Nun, ich würde nicht. Abgesehen davon, dass in dieser Grafik nur die von uns entdeckten Energiequellen aufgeführt sind, vergleicht Randall Munroe die chemische Energie zu Unrecht mit der Spaltungsenergie. Organisches Material trägt auch Kernenergie (aber es ist sehr schwierig, AFAWK zu erhalten). Wie viel chemische Energie können Sie pro g U erhalten? Und lässt zu Unrecht die Fusionsenergie aus (auch uns bekannt und verwendet Wasserstoff). Es funktioniert sicher für einen Witz (und dies ist nicht einer der besten von xkcd), genau das. Aber endlich ... Atomwaffen? WTF?
@cdlvcdlv Sie sehen Waffen, ich sehe Orion-Impulsantriebseinheiten. Bei den Energiequellen ist die Spaltung die beste, die wir derzeit haben. Solar und Wind sind ziemlich umweltschädlich, wenn man den Bergbau und den Bedarf an giftigen Batterien berücksichtigt. Grüne Brennstoffe lassen sich nicht gut skalieren, und ich denke, wir können uns beide auf den Wahnsinn von "Clean Coal" einigen. Spaltprodukte sind nicht schön, aber sie haben ein winziges Volumen im Vergleich zu den Gigatonnen Kohlenstoffemissionen, die die Alternative darstellen. Will ich Fusion? Hölle ja. Wir alle tun es, aber machen wir uns nichts vor. Bessere Quellen sind für uns möglicherweise nicht in Sicht.
Fünf antworten:
BobT
2018-06-12 18:53:23 UTC
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Neutrinos sind schwer zu erkennen. Ein Großteil der Neutrinophysik beginnt mit einer Unmenge von Neutrinos und hofft, einige Wechselwirkungen entdecken zu können. Diese Leute haben mit ihrem Papier von 2015 eine grobe Karte der terrestrischen Emissionen aus allen Quellen veröffentlicht. Dieser Typ schlägt einen Gigatonnen-Detektor zur Identifizierung von Reaktoren hier auf der Erde vor. Das Ableiten von Standortinformationen würde in der Größenordnung von einem Jahr dauern. Angesichts der Tatsache, dass der Neutrino-Fluss gemäß dem Gesetz des umgekehrten Quadrats abfallen würde, wären die Detektorgröße und die Laufzeit, die zum Erkennen und Lokalisieren von Reaktoren in Lichtjahren Entfernung erforderlich sind, unerschwinglich.

Es könnte erwähnenswert sein, dass [Super-K die Sonne in Neutrinos abgebildet hat] (https://physics.stackexchange.com/questions/135162/what-exactly-do-we-see-on-the-famous-neutrino- Bild der Sonne), aber die schlechte Winkelauflösung des Bildes deutet auf ein weiteres Problem bei der Fernerkennung hin. Außerdem, dass wir zweifellos den Neutrino-Impuls von sn1987a erfasst haben und dass ständig versucht wird, Supernova-Impulse rechtzeitig zu erfassen, um das optische Teleskop rechtzeitig zum rechten Teil des Himmels zu lenken und das erste Licht einzufangen.
@dmckee, Wir haben den Neutrino-Puls von SN 1987A einige Stunden vor dem Eintreffen des sichtbaren Lichts erfasst. Und um eine Vorstellung davon zu geben, wie hart das Erkennen von Neutrinos ist, bestand dieser "Puls" aus 25 Neutrinos, die auf drei Detektoren verteilt waren.
@Mark Aber 1987 hatten wir nicht die Infrastruktur, um die Richtungsdaten aus den Neutrinoexperimenten rechtzeitig an die traditionelle Astronomie-Community weiterzuleiten, damit sie alle großen Bereiche neu ausrichten konnten. Das haben wir jetzt. (Ich war ~ 5 Jahre lang Teil von KamLAND.)
Ein Mann sucht unter einer Straßenlaterne nach seinen Autoschlüsseln. Ein zweiter Mann kommt, um zu helfen, aber nach einer Weile fragt er: "Sind Sie sicher, dass Sie hier Ihre Schlüssel verloren haben?". Der erste Mann antwortet: "Nein, ich habe sie dort verloren, aber das Licht ist hier besser." Ich denke, diese Frage verdient eine bessere Antwort als "Wir können EM-Wellen leichter erkennen als Neutrinos".
Ich frage mich, ob die Kenntnis des aktuellen Zustands der Neutrinos zusammen mit Genehmigungen für den Zerfall von Neutrinos und Zustandsübergängen im Laufe der Zeit zu Ergebnissen führen könnte. So ähnlich wie wir den Zerfall von Blei untersuchen, um das Alter von Objekten zu bestimmen.
Hobbes
2018-06-12 18:43:23 UTC
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Neutrinoemissionen sind sehr schwer zu erkennen. Es gibt einige Neutrino-Detektoren, die jedoch nur massive Ereignisse (Supernova-Explosionen usw.) erkennen können. Wir haben keine hergestellt, die empfindlich genug sind, um Emissionen einzelner Sterne (ja, außer unserer Sonne) zu erfassen, geschweige denn Kernreaktoren auf Exoplaneten.

Wir können einzelne Kernreaktoren (langsam) aus einer Entfernung von einigen Metern erkennen, aber wir können sie nicht aus dem Weltraum erkennen.
Es gibt auch Niedrigenergie-Neutrino-Detektoren, die sowohl solare Neutrinos als auch Neutrinos vom CERN messen, siehe [Borexino] (https://en.wikipedia.org/wiki/Borexino). Nicht so massiv wie eine Supernova.
* "Wir haben keine hergestellt, die empfindlich genug sind, um Emissionen einzelner Kernreaktoren zu erfassen." * Ist einfach nicht wahr. Der [erste Nachweis] (https://en.wikipedia.org/wiki/Cowan%E2%80%93Reines_neutrino_experiment) (1956) wurde unter Verwendung des Flussmittels aus einem einzelnen Reaktor durchgeführt. In der nuklearen Nichtverbreitungsgemeinschaft gibt es Entwürfe (und Prototypen) für kompakte, in sich geschlossene Einheiten, mit denen die Brennstoffzusammensetzung und der Abbrand in Reaktoren gemessen werden können.
Ich habe meine Antwort präzisiert, um Erkennungen auszuschließen, bei denen sich der Neutrino-Detektor direkt neben dem Reaktor befindet.
* "Wir haben keine hergestellt, die empfindlich genug sind, um Emissionen einzelner Sterne zu erfassen" * sollte die Sonne ausschließen. Ich kann mindestens vier Experimente auflisten, die direkt auf meinem Kopf mit solaren Neutrinos gearbeitet haben.
"Wir können einzelne Kernreaktoren (langsam) in einer Entfernung von einigen Metern erkennen" - was die Nutzlosigkeit nur auf amüsante Weise hervorhebt, weil wir dies auch * ohne * einen Neutrino-Detektor tun können.
und noch ein Vorbehalt für ein gutes Maß ...
Peter Cordes
2018-06-13 04:44:14 UTC
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Sterne emittieren Neutrinos. Selbst wenn wir sie leicht erkennen könnten (schwer, weil sie, wie Sie hervorheben, sehr schwach interagieren, siehe andere Antwort), sind Neutrinoemissionen kaum ein "klarer Kanal", in dem die Nukleartechnologie wahrscheinlich die Hauptquelle für Signale ist.

(Möglicherweise möglich, wenn Sie nach Neutrinoenergie filtern können, aber vielleicht immer noch nicht.)

Sogar auf Erde, wo unsere Kernreaktoren sind viel näher als die Sonne: ( wikipedia)

Die Mehrheit der Neutrinos in der Nähe der Erde stammt aus Kernreaktionen in der Sonne . In der Nähe der Erde passieren ungefähr 65 Milliarden (6,5 × 1010) solare Neutrinos pro Sekunde jeden Quadratzentimeter senkrecht zur Richtung der Sonne.

Um unsere Sonne zu "überstrahlen", a Der Reaktor muss sich direkt neben dem Detektor befinden. (Entschuldigung, ich habe keine quantitativen Zahlen dazu.)

Von einem anderen Sonnensystem hätten wir das gleiche Problem wie beim sichtbaren Licht : Die Sonne überstrahlt die Planeten und ist sehr nahe an der Entfernung von ihnen zu uns. Sogar eine nukleare Explosion ist Erdnüsse im Vergleich zu dem, was Sterne kontinuierlich tun.


Wie ein Photon oder ein kosmischer Strahl kann ein Neutrino eine beliebige Energiemenge haben.

Strom Nachweismethoden haben eine minimale Energieschwelle und können die vom Urknall übrig gebliebenen niederenergetischen Neutrinos oder die niederenergetischen Neutrinos aus Reaktoren nicht nachweisen. Der Hauptartikel von Wikipedia enthält nur wenige Zahlen, und ich habe mir nicht die Zeit genommen, weiter zu graben, da diese Idee mit der aktuellen Technologie so weit davon entfernt zu sein scheint, plausibel zu sein.

Supernovae produzieren sehr energetische Neutrino / Antineutrino-Paare, weil sie einfach so heiß sind (~ 100 Milliarden Kelvin im Neutronenkern, damit genügend freie Energie für die Paarproduktion vorhanden ist).

Ich bin mir nicht sicher, ob irgendetwas Neutrinos, die durch Fusion in einem Stern erzeugt werden, von Quellen wie einem Spaltreaktor unterscheiden würde, der eher technologisch ist. (Oder Anti-Materie-Vernichtung, wenn Sie nach Star Trek-Technologie-Levels suchen.)

jamesqf
2018-06-13 08:37:32 UTC
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Wie trennt man neben der extremen Schwierigkeit, überhaupt Neutrinos zu entdecken und Richtungsinformationen von den wenigen zu erhalten, die man entdeckt, die winzige Zahl, die von der Zivilisation produziert wird, vom größeren Fluss ihres Sterns?

Dies setzt auch voraus, dass die Zivilisation Atomreaktoren und Atomwaffen einsetzt. Nach unserer eigenen Geschichte zu urteilen, gab es nur einige Jahrzehnte, in denen nukleare Explosionen stattfanden. (Und kürzlich ein paar kleine aus Nordkorea.)

Ein weiterer Punkt ist, dass es wahrscheinlich nicht viel geben wird, wenn Sie einen großen Fluss von Neutrinos aus einer außerirdischen Zivilisation mit Atomwaffen entdeckt haben eine Zivilisation danach.

Heopps
2018-06-13 11:43:52 UTC
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Auch Neutrinos werden in alle Richtungen gleichermaßen emittiert. Neutrinos können nicht wie elektromagnetische Strahlung (Radio, Laser) gerichtet werden. Die Leistung des Neutrinosignals nimmt also proportional zum Quadrat der Entfernung ab. Sie benötigen Energien im Sternenmaßstab, um genügend Neutrinos zu produzieren, um an einem anderen Stern nachgewiesen zu werden.

Wenn also jemals ein Gerät für die Neutrino-Kommunikation möglich wäre, wäre es im Vergleich zur elektromagnetischen Kommunikation unwirtschaftlich. Strike >


BEARBEITEN

Nach BobTs Kommentar stellte ich fest, dass ich falsch lag. Neutrino-Strahlen werden seit 1961 erstellt. Link mit schönem Video. Offizieller Link zu Fermilabs Long-Baseline Neutrino Facility (LBNF).

Ich frage mich über die Winkelbreite des Neutrinostrahls und könnte dies schmal wie ein Laser erfolgen. Hier wird eine Breite von 58 mrad angegeben, die für eine effektive Kommunikation zu breit (= 3,3 Grad) ist.

Zitat aus dem ersten Link:

In Zukunft hoffen die Wissenschaftler, durch die Verwendung von Myonen anstelle von Pionen bessere Neutrinostrahlen zu erzeugen. Das Myon ist ein schwerer Cousin des Elektrons. Wenn es zerfällt, produziert es sowohl ein Myon-Neutrino als auch ein Elektronen-Anti-Neutrino. Ein vorgeschlagenes Projekt namens nuSTORM zielt darauf ab, aus diesen Myonenzerfällen einen Neutrinostrahl herzustellen. Da Myonen etwa 100-mal länger leben als Pionen, sind sie leichter zu beschleunigen und zu fokussieren, aber sie legen auch eine längere Strecke zurück, bevor sie zerfallen. Die Herausforderung besteht darin, genügend Myonen zu produzieren und zu sammeln, sie anzutreiben und in einem Beschleunigerring zu speichern, bis dieser Zerfall auftritt.

Auch ab dem ersten Link zur Kommunikation:

Einige Wissenschaftler erwägen bereits Möglichkeiten, die Neutrino-Wissenschaft für andere Anwendungen einzusetzen. Vielleicht könnten Neutrinos ein zukünftiges Kommunikationsinstrument für Orte werden, die Radiowellen nicht erreichen können, wie U-Boote tief unter Wasser oder Satelliten, die über die andere Seite des Mondes fliegen. Dies würde noch bessere Neutrinostrahlen und überempfindliche Neutrinodetektoren erfordern

Anfang dieses Jahres [2012] zeigte eine Gruppe von Wissenschaftlern, was erforderlich ist, um dies zu ermöglichen. Sie benutzten einen Neutrino-Strahl bei Fermilab, um eine kurze, verschlüsselte Nachricht durch 240 Meter Fels zu senden. Mit dem MINERvA-Neutrino-Detektor haben die Wissenschaftler die Nachricht „Neutrino“ erkannt und entschlüsselt. Das Senden dieser einfachen Nachricht über 240 Meter erforderte den stärksten Neutrinostrahl der Welt und dauerte etwa 90 Minuten.

Wie in anderen Antworten erwähnt, besteht das Hauptproblem darin, Neutrinos zu fangen. Wenn keine effektiveren Wege zur Neutrino-Registrierung gefunden werden konnten, ist die Neutrino-Kommunikation "unwirtschaftlich".

Guter Punkt, dass SETI hofft, * gerichtete * EM von Zivilisationen zu erkennen, die hoffen, uns zu kontaktieren, nicht so sehr omnidirektionale Sendungen. Das inverse Quadrat-Argument gilt für so ziemlich jede Kommunikation mit gerichteter Energie im Vergleich zu Energie, die in alle Richtungen austritt.
Hmmm ... Neutrinos werden nicht immer "in alle Richtungen gleichermaßen emittiert", The [Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE)] (http://news.fnal.gov/2017/07/construction-begins-international-mega-science) -Experiment-verstehen-Neutrinos /) und andere Experimente wie dieses erzeugen einen Neutrino-Strahl, der auf Detektoren zeigt, die Hunderte oder Tausende von Meilen entfernt sind. Wenn Sie nur über Reaktoren und Sterne sprechen, dann ja ...


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