En negociaciones pasadas destinadas a reducir los arsenales de las superpotencias nucleares del mundo, principalmente Estados Unidos y Rusia, un punto importante ha sido el proceso de verificación: ¿Cómo se demuestra que las bombas y los dispositivos nucleares reales, no solo las réplicas, tienensido destruido, sin revelar secretos muy guardados sobre el diseño de esas armas?
Ahora, los investigadores del MIT han encontrado una solución inteligente, que en efecto sirve como una versión basada en la física de las claves criptográficas utilizadas en los sistemas de encriptación de computadoras. De hecho, han creado dos versiones completamente diferentes de talesun sistema, para mostrar que puede haber una variedad de opciones para elegir si se descubre que alguno tiene inconvenientes. Sus hallazgos se informan en dos documentos, uno en Nature Communications y el otro en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias , con el profesor asistente de ciencia nuclear e ingeniería del MIT, Areg Danagoulian como autor principal de ambos.
Debido a las dificultades para demostrar que una ojiva nuclear es real y contiene combustible nuclear real típicamente plutonio altamente enriquecido, los tratados anteriores se han centrado en los sistemas de entrega mucho más grandes y difíciles de falsificar: misiles balísticos intercontinentales, misiles de crucero, y bombarderos. Los tratados de reducción de armas como START, que redujeron la cantidad de sistemas de entrega en cada lado en un 80 por ciento en la década de 1990, resultaron en la destrucción de cientos de misiles y aviones, incluidos 365 enormes bombarderos B-52 cortados en pedazos porun dispositivo gigante similar a la guillotina en el desierto de Arizona.
Pero para evitar los peligros de la proliferación futura, por ejemplo, si las naciones rebeldes o los terroristas obtuvieron el control de las ojivas nucleares, deshacerse de las bombas y su combustible debería ser el objetivo de futuros tratados, dice Danagoulian. Entonces, unDanagoulian dice que su equipo, que incluía al estudiante graduado Jayson Vavrek, al postdoctorado Brian Henderson y al recién graduado Jake Hecla '17, ha encontrado exactamente ese método, en dos variaciones diferentes..
"¿Cómo verificas lo que hay en una caja negra sin mirar dentro? La gente ha probado muchos conceptos diferentes", dice Danagoulian. Pero estos esfuerzos tienden a sufrir el mismo problema: si revelan suficiente información para ser efectivos, también revelanmucho para ser políticamente aceptable.
Para evitar eso, el nuevo método es un análogo físico del cifrado de datos, en el que los datos generalmente se manipulan utilizando un conjunto específico de números grandes, conocido como la clave. Los datos resultantes se convierten esencialmente en galimatías, indescifrable sin lo necesarioclave. Sin embargo, todavía es posible saber si dos conjuntos de datos son idénticos o no, porque después del cifrado seguirían siendo idénticos, transformados en exactamente el mismo galimatías. Alguien que vea los datos no tendría conocimiento de su contenido, pero podríatodavía asegúrese de que los dos conjuntos de datos fueran iguales.
Ese es el principio que Danagoulian y su equipo aplicaron, en forma física, con el sistema de verificación de ojivas, haciéndolo "no a través de la computación, sino a través de la física", dice. "Puede piratear la electrónica, pero no puede piratear la física"
Una ojiva nuclear tiene dos características esenciales: la mezcla de elementos pesados e isótopos que conforman su "combustible" nuclear, y las dimensiones de la esfera hueca, llamada pozo, en la que ese material nuclear se configura típicamente. Estos detalles sonconsideró información de alto secreto dentro de todas las naciones que poseen tales armas.
Danagoulian dice que medir la radiación emitida por una supuesta ojiva no es suficiente para demostrar que es real. Podría ser una falsificación que contiene materiales irrelevantes para armas que emiten exactamente la misma firma de radiación que una bomba real. Sondas que usan isótoposSe pueden utilizar procesos resonantes sensibles para probar las características internas de la bomba y revelar tanto la mezcla de isótopos como la forma, demostrando su realidad, pero eso revela todos los secretos. Entonces Danagoulian y su equipo introdujeron otra pieza del rompecabezas: una "llave" física"que contiene una mezcla de los mismos isótopos, pero en proporciones desconocidas para el equipo de inspección y que, por lo tanto, codifican la información sobre el arma en sí."
Piénselo de esta manera: es como si los isótopos estuvieran representados por colores, y la clave fuera un filtro colocado sobre el objetivo, con áreas que equilibren cada color en el objetivo con su color complementario exacto, como un negativo fotográfico,de modo que, cuando se alinean, los colores se cancelan perfectamente y todo se ve negro, pero si el objetivo en sí tiene un patrón de color diferente, la falta de coincidencia sería notoriamente evidente, revelando un objetivo "falso".
En el caso del concepto basado en neutrones, es la combinación de los isótopos pesados lo que coincide, en lugar de los colores, pero el efecto es el mismo. El país que produjo la bomba produciría el "filtro" correspondiente, en este casollamado recíproco criptográfico o lámina criptográfica. La ojiva que debe verificarse, que puede ocultarse dentro de una caja negra para evitar cualquier inspección visual, se alinea con la recíproca criptográfica o una lámina. La combinación se somete a una medición utilizando un haz de neutrones, y un detector que puede registrar las firmas resonantes específicas de isótopos. Los datos de neutrones resultantes se pueden representar como una imagen que aparece esencialmente en blanco si la ojiva es real, pero muestra detalles de la ojiva si no lo es en la versión alternativa,el haz consiste en fotones, el "filtro" es una lámina criptográfica, y la salida es un espectro en lugar de una imagen, pero el principio esencial es el mismo. Estas pruebas se basan en los requisitos de un Zero Knowledge Proof: donde el probador honesto puede demostrar cumplimiento, sin revelar nada más.
Hay un desincentivo adicional para las trampas integradas en el sistema basado en neutrones. Debido a que la plantilla es un complemento perfecto de la propia cabeza nuclear, tratar de hacer pasar un muñeco en lugar de lo real en realidad haría lo mismo que las naciones están tratando de hacer.evitar: revelaría algunos de los detalles secretos de la composición y configuración de la cabeza nuclear al igual que un negativo fotográfico alineado con un positivo no coincidente revelaría los contornos de la imagen.
Danagoulian, quien creció en Armenia cuando era parte de la Unión Soviética antes de emigrar a los Estados Unidos para la universidad obtuvo su licenciatura en el MIT en 1999 y su doctorado en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign en 2006, dice querecuerda vívidamente los días de la Guerra Fría, cuando tanto la URSS como los EE. UU. tenían miles de misiles nucleares listos para siempre, dirigidos a las ciudades de los demás. Después de la caída de la Unión Soviética, dijo, había una gran cantidad de material fisionableadecuado para la fabricación de bombas en Rusia y sus antiguos satélites. Este material "medido en decenas de toneladas, que podría usarse para fabricar miles, si no decenas de miles" de bombas nucleares, dice. Esos recuerdos proporcionaron un fuerteMotiva a encontrar formas de utilizar su conocimiento en física para facilitar una reducción en la cantidad de dicho material y en la cantidad de armas nucleares preparadas en todo el mundo, dice.
El equipo ha verificado el concepto de neutrones a través de simulaciones extensas y ahora espera demostrar que funciona a través de pruebas de materiales fisibles reales, en colaboración con un laboratorio nacional que puede proporcionar dichos materiales. El concepto de fotones ha sido el foco de una prueba deexperimento conceptual realizado en el MIT y se describe en la publicación PNAS.
Danagoulian dice que si algún día se adopta un sistema y ayuda a lograr reducciones significativas en la cantidad de armas nucleares en el mundo, "todos estarán mejor. Habrá menos de esto esperando, esperando ser robado, accidentalmentecayó o pasó de contrabando a algún lugar. Esperamos que esto haga mella en el problema "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por David L. Chandler. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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