A fényénél nagyobb sebességet mértek egy kísérletben[origo]|2011. 09. 23., 9:40|Utolsó módosítás:2011. 09. 23., 13:17|
Ez
a cikk 269 napja frissült utoljára. A benne szereplő információk a
megjelenés idején pontosak voltak, de mára elavultak lehetnek.
Megfigyelések
szerint a neutrínó nevű részecskék átlépték a fénysebességet, annak
húszmilliomod részével. Ha sikerül igazolni az eredményt, akkor megdől a
fizika egyik alaptörvénye és Einstein speciális relativitáselmélete.
Az OPERA észlelőrendszerének részlete
A meglepő eredmény az OPERA nevű kísérlettől származik. Ennek
keretében 730 kilométer hosszan neutrínók száguldanak a CERN-ből a
Rómától délre fekvő Gran Sasso föld alatti laboratóriuma felé a
földkéregben. A neutrínónyaláb vizsgálata során mérték a fénysebességnél
nagyobb értéket, 16 ezer neutrínó esetében. A mérések szerint a
neutrínók 60 nanoszekundummal (a másodperc 60 milliárdod részével)
gyorsabban érkeztek, mint amit a fénysebesség megengedett volna. "Ez
sokkolt bennünket" - mondta Antonio Ereditato, a Berni Egyetem fizikusa,
az OPERA-kísérlet szóvivője.
A rendkívüli eredményre való tekintettel a kísérletben részt vevő
kutatók megosztották eddigi adataikat a tudományos közösséggel egy
preprint szerveren, a http://arxiv.org/abs/1109.4897
címen. Az eredményt független kísérleteknek is meg kell erősíteni. A
CERN-ben pénteken 16 órakor tartanak szemináriumot a témában, amelyet a http://webcast.cern.ch címen élőben követhetnek az érdeklődők.
A neutrínókat
"szellemrészecskéknek" is nevezik, mert a Föld olyan átlátszó számukra,
mint a fénynek az üveg. Saját testünkön is több milliárd neutrínó halad
át minden másodpercben. A neutrínók közel zérus tömegű,
semleges részecskék, amelyeket igen nehéz észlelni. Három fajtájuk
ismeretes, elektron-, müon és tau-neutrínó. A Napban és az
atomreaktorokban kizárólag elektron-neutrínók keletkeznek, a légkört
bombázó kozmikus sugarak müon- és elektron-neutrínókat keltenek.
A vákuumbeli fénysebesség az egyik alapvető fizikai állandó, értéke
299 792 458 m/s (méter per másodperc). Jelenlegi ismereteink szerint
semmilyen hatás nem terjedhet gyorsabban a vákuumbeli fénysebességnél.
Ez az alapja Albert Einstein speciális relativitáselméletének, amely
viszont a modern fizika egyik alapköve. Ha a neutrínók valóban
gyorsabbak lehetnek a fénynél, akkor megdől az, hogy a fizika törvényei
minden megfigyelő számára azonosak.
Minden korábbinál pontosabb adatok
Horváth Dezső (KFKI RMKI, Budapest és ATOMKI, Debrecen) fizikus
elmondta: a kísérletező csoport 2011. szept. 23-án közölt
publikációjában (http://arxiv.org/pdf/1109.4897v1)
részletesen leírja, hogyan határozták meg az észlelt neutrínók átlagos
sebességét: a neutrínónyaláb repülési idejét 10 nanosec (10-8
másodperc), a berepült 730 km-es távolságot pedig 20 cm pontossággal
mérték, és 16 000 müon-neutrínót figyeltek meg. A kísérlet eredménye
szerint a neutrínók 60 ns-mal (1 ns = 10-9 s) korábban
érkeztek, mint ami a fénysebességből következett volna; ez a teljes
(statisztikus és szisztematikus) becsült időbizonytalanság hatszorosa,
tehát igencsak jelentősnek számít.
A korábbi hasonló mérések nem rendelkeztek ekkora pontossággal, bár
2007-ben az OPERA-hoz igen hasonló amerikai MINOS kísérlet is észlelt a
fénysebességnél gyorsabb neutrínókat, ezt publikálták is, de azt a
különbséget a nagyobb bizonytalanság miatt nem ítélték statisztikusan
jelentősnek. A MINOS együttműködés készül a mérés megismétlésére, és
néhány éven belül megerősítik vagy megcáfolják az OPERA eredményét.
Ellenérvek
Az eredmény drasztikusan ellentmond a jelenlegi fizikai világképnek,
és kétkedésre ösztönzi a fizikus közösséget. "Az ellenérvek között
szerepel, hogy a rendkívüli, a neutrínósnál sokkal nagyobb pontossággal
végzett más mérésekkel soha nem sikerült a fénysebességnél gyorsabb
haladást észlelni. Még súlyosabb ellenérv, hogy a felrobbant
csillagokból, a szupernovákból 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" -
mondja Horváth.
Horváth szerint ugyanakkor vannak jelentős különbségek: a
szupernovákból 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 fizikánkat megváltoztatni.
* * *
Az OPERA kísérletben 200 fizikus dolgozik 13 ország 36 intézményéből.
A kísérlet keretében a CERN, az európai országok egyesített
részecskefizikai laboratóriumának, a világ egyik legnagyobb
kutatóintézetének Genf melletti nagyenergiájú gyorsítója lökésszerűen
protonimpulzusokat küld egy anyagtömbbe, ahol müon-neutrínók keletkeznek
és jól meghatározott neutrínócsomagokban a földkérgen keresztül a
Rómától délre, az egy kilométer mélyen a Föld alatt található Gran Sasso
laboratórium OPERA észlelőrendszere felé repülnek.
Forrás: http://www.origo.hu/tudomany/20110923-neutrinok-opera-fenysebessegnel-nagyobb-sebessegra-utalo-adatok.html |