¿Por qué no usamos rayos gamma, rayos X o ultravioleta para transmitir datos?

Cuanto mayor sea el rango de frecuencia de un medio de transmisión, mayor será el número de bits por segundo que puede transmitir. En otras palabras, cuanto mayor sea el ancho de banda disponible en hercios, mayor será el ancho de banda en bits por segundo que se puede transmitir.

Dado eso, ¿por qué no usamos rayos gamma, rayos X o ultravioleta para transmitir datos en lugar de, por ejemplo, luz visible en fibra óptica o microondas (teléfonos celulares)?

...porque no es tan fácil generar rayos X? Esta es una cuestión de practicabilidad de ingeniería, no de conceptos físicos.
El ultravioleta se utiliza en transmisiones de fibra óptica, especialmente para interconexiones HPC. Los rayos X y gamma son difíciles de generar y tienen problemas asociados de fuga de radiación.
... y no sé cómo modular los rayos gamma a 10 GHz, pero puede haber una forma, supongo.
No sé sobre la física convencional, pero en física médica (es decir, oncología de radiación), "rayos gamma" y "rayos X" no son los nombres de diferentes bandas de energía, sino los nombres de fotones emitidos por diferentes procesos. . "Rayos gamma" se refiere a fotones que son emitidos por procesos nucleares, mientras que "rayos X" se refiere a fotones que se originan en procesos electrónicos. Hay máquinas médicas de rayos X que producen fotones con energías que son un orden de magnitud más altas que cualquier rayo gamma natural.
Las preocupaciones actuales sobre los teléfonos celulares que causan cáncer parecen exageradas, pero si comienzan a emitir rayos gamma, eso no es algo que quieras tener al lado de tu cabeza.
@jameslarge Hay muchas personas que se oponen bastante a esa convención (que tiene sólidas raíces históricas) porque "los fotones no vienen etiquetados con el proceso que los hizo". Por supuesto, las convenciones derivan su utilidad del acuerdo sobre su significado para que las comunidades individuales puedan llevarse bien a pesar de las quejas en otros lugares. En física nuclear y de partículas, la gente tiende a seguir la convención de fuente cuando se habla de procesos que producen fotones, pero la convención de energía en otros lugares.
@dmckee, eso tiene mucho sentido. A los "físicos" médicos no se les paga para avanzar en nuestro conocimiento de la naturaleza de la materia y la energía. Al mismo tiempo, están profundamente interesados ​​en conocer cada detalle de las fuentes de radiación que utilizan para tratar a los pacientes.

Respuestas (4)

Para la transmisión de datos a través de fibras ópticas, de lo que debe preocuparse es de encontrar el material adecuado para transmitir la luz a largas distancias. Considere el siguiente diagrama para la atenuación a través de una fibra óptica (de la NASA a través de wikipedia):

Atenuación a través de una fibra óptica.

Puede ver que hay un mínimo en las pérdidas a través de la fibra en el IR porque tanto la dispersión de la luz en la fibra como la absorción de la luz a través de la fibra son mínimas aquí. Dado que nos gustaría transmitir información con la menor cantidad de energía, esto determinará nuestra elección de energía de radiación (longitud de onda) para la fibra óptica.

Para la transmisión en el espacio libre, no sería bueno utilizar radiaciones de "alta" energía como los rayos gamma y los rayos X porque podrían ser peligrosos para la salud de las personas. Además, el aire puede dispersar radiación de alta energía (vemos un cielo azul debido a esta dispersión de luz azul y violeta, por ejemplo).

Habría pensado que las dificultades de modulación serían importantes para los rayos X y los rayos gamma, pero parece que cablinginstall.com/articles/print/volume-3/issue-1/… tiene razón y las pérdidas son lo primero.
Esa fue una lectura informativa. Ciertamente muestra que hay más factores a considerar que los que he dicho en mi explicación simple, aunque las pérdidas son una preocupación principal.

En realidad, la NASA y otros están considerando el uso de rayos X como medio de comunicación. La dificultad radica en la modulación y en el hecho de que los rayos X no se pueden transmitir a través de cables o fibra. Pero para los vehículos que vuelven a entrar en la atmósfera de la Tierra, los rayos X proporcionan un beneficio en el sentido de que no son detenidos por los efectos ionizantes del reingreso. Los rayos X también son más difíciles de enfocar que la luz visible. Aunque la energía se transporta en fotones, los fotones de mayor energía no reaccionan de la misma manera a los elementos ópticos. Por último, como la radiación ionizante, los rayos X y los rayos gamma tienen consecuencias potenciales para la salud asociadas con la exposición, cualquier uso de estos debe tener en cuenta la seguridad de quienes los usan, así como de los transeúntes.

para el transporte "alámbrico", necesita una forma eficiente y compacta de producir, recibir, repetir la señal, pero también materiales capaces de conducir la frecuencia dada y materiales capaces de manipularla (espejos, lentes...) con el efecto esperado, con poca absorción, y sin envejecimiento bajo la energía.

para la transmisión directa a través del aire, necesita ventanas de frecuencia donde el aire sea realmente transparente (aire real, incluido el vapor, etc.). Además, puede tener restricciones sobre el tamaño de la antena y la visibilidad directa (las frecuencias más bajas, como el sonido y las ondas de radio, pueden girar un poco alrededor de los obstáculos, entrar en túneles y paredes. La "luz" no puede).

La transmisión de datos de alta frecuencia no es tan práctica con aplicaciones limitadas. Rango decreciente a medida que aumenta la frecuencia. La transmisión de datos puede usar la modulación de fase para empaquetar más datos en un ancho de banda estrecho. Esto se vuelve más difícil de hacer a medida que aumenta la frecuencia.

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