Átléphető a fénysebesség?
2011. szeptember 23., péntek 13:01
A részecskefizikai kutatások európai
intézete, a CERN egy olasz laboratóriummal együttműködve a
fénysebességnél gyorsabban száguldó részecskéket észlelt. Einstein
relativitáselmélete szerint semmi nem lehet gyorsabb a fénysebességnél,
de egyelőre ez a teória nem tekinthető megcáfoltnak. Van, aki szerint a
CERN eredménye csak egy „repülő szőnyeg”, de a bejelentők szerint is
több megerősítés kell, mielőtt átírják a fizika egyik alaptörvényét.
Újabb cikkünk ebben a témában:
A CERN kutatói megismételték a szeptemberi tudományos szenzációt hozó kísérletet.
A CERN és az olaszországi Gran Sasso
Laboratórium 2006-ban kezdte meg az OPERA nevű közös kísérletet,
amelynek fő célja egy ritka részecskeátalakulás – a müon-neutrínó
oszcillációja tau-neutrínóvá – megfigyelése volt. A 200 fizikus
közreműködésével zajló kísérletben a Genf mellett található CERN egyik
létesítményéből lőttek neutrínónyalábot az onnan 730 kilométerre fekvő
olasz laboratóriumba.
A részecskefizikusok több mint 16 ezer
müon-neutrínót figyeltek meg, és a megfigyelések során meglepő
felfedezésre jutottak: a részecskék a fénysebességnél, azaz 299 792
kilométer per másodpercnél gyorsabban mozogtak.
Hatvan nanoszekundummal korábban
A kísérlet kutatói ezt az eredményt hónapokig
titokban tartották, amíg újabb megfigyeléseket végeztek, és a műszaki,
illetve mérési hiba lehetőségét is kizárták. Csütörtök este végül bejelentették
eredményeiket, azzal a nem titkolt szándékkal, hogy megerősítést vagy
cáfolatot kapjanak más kutatóintézetektől. A kutatók péntek délután
magyar idő szerint 16 órakor a CERN honlapján is követhető sajtótájékoztatót tartanak a felfedezésükről, publikációjukat pedig elérhetővé teszik a weben.
Szellemrészecske
A neutrínók
a leptonok közé tartozó elemi részecskék. Igen könnyűek, elektromos
töltésük nincs (innen a nevük is), tömegük közel nulla. Észlelésük
nagyon nehéz, ezért szellemrészecskének is nevezik őket. Három típusuk
ismert, mindegyik típusnak létezik antirészecskéje, antineutrínója.
Az OPERA kísérlet igen pontos. A mérnökök és
fizikusok a CERN és a Gran Sasso közti utat húsz centiméteres
pontossággal mérték ki. A neutrínók száguldását fejlett műszerek, többek
között a hétköznapinál jóval pontosabb gps és atomórák figyelik, ennek
köszönhetően kevesebb mint tíz nanoszekundum mérési hibával tudják
meghatározni, hogy a részecskék mennyi idő alatt tették meg a 730
kilométeres utat. A neutrínók hatvan nanoszekundummal korábban érkeztek
meg, mint ahogy Einstein relativitáselméletéből következően – amelynek
része, hogy a fénysebesség nem átléphető – kellett volna.
Képek a CERN és a Gran Sasso közös kísérletéről
A felfedezők maguk is meghökkentek az
eredményen, és egyelőre óvatosan nyilatkoznak. „Folytatni fogjuk a
kutatásainkat, de nagyon várjuk a mieinktől független méréseket is” –
fogalmazott Antonio Ereditato, az OPERA szóvivője. A CERN kutatási
igazgatója, Sergio Bertolucci szerint ha a méréseket máshol is
megerősítik, az felforgathatja a modern fizikát. „De előbb meg kell
győződnünk arról, hogy nincs más, jóval hétköznapibb magyarázata a
tapasztalatainknak” – tette hozzá.
Repülő szőnyeg vagy forradalmi felfedezés?
A meggyőző független mérésekre azonban sokat
kell még várni. Egyelőre két olyan intézet van a Földön, ahol
ellenőrizni lehetne a CERN méréseit, az egyik a Chicago melletti
Fermilab, a másik egy japán laboratórium. Ez utóbbi a márciusi
földrengés és cunami miatt nem üzemel, a Fermilab hasonló kísérlete, a
MINOS pedig egyelőre nem olyan pontos, mint az OPERA. Ennek ellenére az
amerikai intézetben elvégzik a kísérlet ellenőrzését.
„A MINOS kísérlet is észlelt korábban a
fénysebességnél gyorsabb neutrínókat, ezt publikálták is, de a
különbséget a nagyobb bizonytalanság miatt nem ítélték statisztikusan
jelentősnek" – írta megkeresésünkre Horváth Dezső, a Debreceni Egyetem
professzora, a KFKI RMKI főosztályvezetője, aki a CERN több kísérletében
is részt vesz.
A világ fizikusai szkeptikusan vagy
feltételes módban beszélve kommentálták a CERN bejelentését. A Fermilab
egyik szóvivője, Jenny Thomas az AP-nek azt nyilatkozta,
kell, hogy legyen egy egyszerűbb, kevésbé izgalmas magyarázat a
mérésekre. Drew Baden, a Marylandi Egyetem fizika tanszékének vezetője
szerint a neutrínónak nagyon nehéz követni a mozgását, ezért a CERN
bejelentése nevetséges. „Amíg egy másik csoport nem ellenőrzi, addig ez
nem valóságosabb, mint egy repülő szőnyeg” – fogalmazott.
Az Indianai Egyetem elméleti fizikusa, Alan
Kostelecky ugyanakkor nem zárta ki, hogy az eredmény valós, és a
hátterében olyan aszimmetriák állnak, amikre Einstein nem gondolt,
amikor majdnem száz éve megalkotta a relativitáselmélet alapjait – de ez
nem jelenti azt, hogy Einstein teóriáját sutba lehet vetni. „Nem
hiszem, hogy valaha is ki kellene dobni Einstein elméletét, mert
működik. Legfeljebb néhol további magyarázatot kell fűzni hozzá” –
nyilatkozta.
A szupernóvák nem igazolják
Egyelőre a magyar fizikusok is óvatosan
fogalmaznak. „Az AP híre nekem először kacsának tűnt, legfeljebb egy
belső vita kiszivárogtatásának, de úgy tűnik, hogy nem az. Az eredmény
eredménynek látszik, bár senki nem érti igazán. Én sem. Nagyon-nagyon
elgondolkodtató, ha tényleg igaz” – írta kérdésünkre Lévai Péter, a CERN
ALICE kísérleténél dolgozó magyar csoport vezetője.
„Az eredmény mindenképpen meglepő, váratlan. A
cikk hatvan nanoszekundum eltérésről beszél, ez nagyjából 18 méter
útnak felel meg, fénysebességgel számolva” – közölte a szintén a
CERN-nél dolgozó Siklér Ferenc is, aki részt vett
az LHC első rekordjainak publikálásában. „A publikált adatok alapján az
eltérés jelentős, ugyanakkor kicsit korai lenne még következtetéseket
levonni. Véleményem szerint mindenképpen érdemes megnézni, a mérési
hibák mennyire valósak. Ha ezeket például alábecsülték, az eltérés már
nem szignifikáns.”
„Az ellenérvek között szerepel, hogy a
rendkívüli, a neutrínósnál sokkal nagyobb pontossággal végzett más
mérésekkel soha nem sikerült a fénysebességnél gyorsabb haladást
észlelni” – fogalmazott a már idézett Horváth Dezső. „Még súlyosabb
ellenérv, hogy a felrobbant csillagokból, a szupernóvákból eredő
neutrínók pontosan a fényfelvillanás idejében érkeznek, amint azt az
1987A szupernova mutatta, pedig ha igaz az OPERA észlelése, a
csillagászati távolságból már évekkel korábban észlelnünk kellene az
óriási neutrínóáramokat. Ugyanakkor vannak jelentős különbségek: a
szupernóvákból inkább csak viszonylag alacsony energiájú
elektron-neutrínók érkeznek, amíg az OPERA nagyobb energiájú
müon-neutrínókkal dolgozott. Mindenesetre, ha igaznak bizonyul a
felfedezés, az alapjaiban fogja megváltoztatni a fizikát.”
Forrás: http://index.hu/tudomany/2011/09/23/atlepheto_a_fenysebesseg/ |