Fizikai Szemle 2012/06. 201.o.
ELKÉPESZTŐ KÍSÉRLETEK ÉS ELMÉLETEK A FIZIKÁBAN
Válasz Patkós András Neutrínó-áltudomány című véleményére
A Fizikai Szemle 2012. májusi számában hosszabb
cikket közöltünk [1] az OPERA-kísérlet hibásnak bizonyult
felfedezése kapcsán, amelyben - túl a kísérlet
történetén és értelmezési próbálkozásain - arról igyekeztünk
meggyőzni az olvasót, hogy egy ilyen hibás
kísérlet is hasznos lehet a fizika fejlődésére. Patkós
András elvállalta a cikk bírálatát, és elismerve a leírás
pontos voltát, vitába szállt [2] következtetésünkkel. Fő
érve az, hogy az OPERA-kísérlet látszólagos megfigyelése,
hogy a CERN-ből a Rómától délre fekvő Gran
Sasso föld alatti laboratóriumba küldött müon-neutrínók
a vákuumbeli fénysebességnél gyorsabban érkeztek
meg, annyira ellentmondott mindenféle addigi
megfigyelésnek és elméletnek, hogy a szerzőknek
eleve hibásnak kellett volna tekinteniük és nem szabadott
volna nyilvánosságra hozniuk. Úgy érzem, ez
remek alkalom arra, hogy új életet leheljünk a Fizikai
Szemle VÉLEMÉNYEK rovatába, mert messzemenően
nem értek egyet Patkós András álláspontjával. A fizika
történetében rengeteg a példa elképesztő, az addigi
világképnek ellentmondó kísérleti és elméleti eredményre,
amelyek később igaznak bizonyultak.
Michelson és Morley kísérlete
Az egyik legismertebb ilyen kísérlet a
Michelson-Morley-kísérlet, amely szerint a fény sebessége minden
inerciarendszerben azonos, és amely utána alapot
adott Einstein paradoxonokkal telítettnek látszó
speciális relativitáselméletének. Michelson és Morley
eredetileg az éterszelet próbálták megmérni, azaz a
Föld mozgásának hatását a fény terjedésére az elektromágnesség
hordozójának tekintett éterhez, mint
abszolút vonatkoztatási rendszerhez képest. Michelson
első, 1881-es mérése, amint azt akkor többen is
kimutatták, hibás volt. 1887-ben sikerült azután a két
fizikusnak az igazi kísérletet elvégezniük, amely még
pozitív eredményt adott az éterszélre, de jóval kisebbet,
mint a számított. Ebből később vonták le azt a
konklúziót, hogy az eredmény hibahatáron belül
zérus, és a fény sebessége minden rendszerben azonos.
Ez az eredmény akkor szögesen ellentmondott
az általánosan elfogadott elméleteknek, és csak akkor
fogadták el, amikor más kísérletek is megerősítették.
A mérések értelmezésére megszületett a ma
Lorentz-kontrakciónak nevezett elmélet, amely szerint
az éterhez képesti mozgás megrövidíti a távolságot
és az időt, az étert ezért nem lehet kimutatni. A
Lorentz-kontrakció megmagyarázta ugyan az akkori
kísérleteket, de hibás elmélet volt. Einstein nem a
kísérlettől indíttatva, hanem az elektromágnesség
Maxwell-elmélete alapján fejlesztette ki elméletét,
immár elvetve az étert.
Paritássértés
Az összes kísérlet és elmélet messzemenően alátámasztotta
a paritásmegmaradás általános érvényét. A
Lee és Yang szerzőpárosnak azonban szöget ütött a
fejébe a tau-théta paradoxon: két részecske azonos
tulajdonságokkal, csak a bomlásuk ad ellentétes paritású
termékeket. Erre felállítottak egy vad hipotézist
és azt kísérletileg többen is ellenőrizték. Az eredmény
megrázta a világot: kiderült, hogy az atommagok
bomlását vezérlő gyenge kölcsönhatás annyira sérti a
paritásmegmaradást, amennyire csak lehetséges: a
balra (mozgásiránnyal ellenkező irányban) polarizált
részecskéket és jobbra polarizált antirészecskéket
kedveli. A Nobel-díjas Wolfgang Pauli erre azt mondta:
"Nem tudom elhinni, hogy Isten balkezes!" A gyenge
kölcsönhatás egyébként a töltés és paritás egyidejű
tükrözésével szembeni szimmetriát is sérti, annak a
felfedezéséért azonnal, a magyarázatáért évtizedekkel
később is adtak Nobel-díjat.
Higgs-bozon
Peter Higgs 1964-ben publikálta híres cikkét a spontán
szimmetriasértésről és a Higgs-bozonról. Évtizedekkel
később, egy konferencián mesélte el: évekig
csak azért hívták előadni, hogy kinevessék az elméletét,
hiszen bevezetett egy olyan, valamilyen értelemben
tulajdonságok nélküli részecskét, amely nem
illett bele sem az elméleti, sem a kísérleti eredményekbe.
Azt írja: "igazából csak 1972-ben kezdődött
az életem, mint bozon". Mivel a részecskefizika Standard
modelljében feltétlenül szükség van rá, nagyon
reméljük, hogy idén sikerül megfigyelnünk a CERN
Nagy Hadronütköztetőjénél.
Neutrínók
A neutrínók története tele van paradoxonokkal. Létezésüket
eleve azért vetette fel Pauli, hogy megőrizze
az energiamegmaradást a béta-bomlásokban, kimutatni
csak évtizedekkel később sikerült. Utána egymás
után jöttek a neutrínóhiányok. A Napból - fényerejéből
számítottnál - sokkal kevesebb neutrínó jött és ezt
minden kísérlet megerősítette. Még arra is gondoltak,
hogy belül esetleg már kihűlt a Nap, a neutrínók
ugyanis fénysebességgel kirepülnek a magreakciók
után, de a hőnek évezredek kellenek, amíg kiverekszi
magát a Nap felszínére. A légkörbe ütköző kozmikus
protonok kétszer annyi müon-neutrínót keltenek,
mint elektron-neutrínót, de valahogy a Föld felszínére
hasonló számban érkeznek. Természetesen ezeket a
furcsa megfigyeléseket kísérletileg sokszorosan ellenőrizték,
de csaknem 50 évbe telt, amíg a látszólag
ellentmondásos megfigyeléseket a neutrínóoszcilláció
segítségével megnyugtatóan sikerült értelmezni. Máig
rejtélyes a Los Alamos-i LSND-kísérlet eredménye:
egy negyedik, leptonpárba nem tartozó neutrínó kell
megmagyarázásához, nem is hiszi el a tudományos
közvélemény, amíg más kísérlet meg nem erősíti, de
az már évtizedek óta várat magára.
Ősrobbanás
A Világegyetem tágulása kijön Einstein általános relativitáselméletéből,
de azt Einstein nem fogadta el. Amikor
George Lemaître szembesítette vele, Einstein azt
mondta: "Az Ön matematikája precíz, de a fizikája förtelmes!"
Három évvel később, 1931-ben Lemaître publikálta
az Ősrobbanás elméletét, amely szerint a Világegyetem
egy pontban, a semmiből keletkezett, létrehozva
magának az energiát, a teret és az időt. Einstein
állítólag Lemaître előadása után felállt és tapsolva azt
mondta, hogy ez a legszebb teremtéselmélet, amelyet
életében hallott. Ebben persze nyilván segített, hogy
Lemaître katolikus pap volt, aki mindig reverendában
járt. Az Ősrobbanást csak 1964-ben, a kozmikus háttérsugárzás
felfedezése után fogadták el. 1949-ben
Fred Hoyle, a neves csillagász és sci-fi-író egy rádióelőadásban
gúnyosan Big Bang (Nagy Bumm) elméletnek
nevezte és rajtaragadt az angol név.
Konklúzió
A fenti példákkal csak azt akartam illusztrálni, hogy
voltak a fizika történetében elképesztő, az addigi elméleteknek
merőben ellentmondó kísérletek és elméletek,
amelyek később igaznak bizonyultak. Nem
vitatom, hogy sokkal, de sokkal több olyan volt,
amely nem bizonyult igaznak, de szerintem nem
szabad eleve hibásnak tekintenünk és elvetnünk egy
új fizikai megfigyelést, csak azért, mert ellentmond
az addigiaknak. Abban sem értek egyet, hogy nem
szabadott volna a tudományos közösség elé tárni az
OPERA-kollaboráció ellentmondásos megfigyelését.
Először is a kutatók is emberek, ha 200 kutató ilyen
elképesztő dolgot tapasztal, akkor biztosan akad,
aki másoknak elmondja. Állítólag Benjamin Franklin
mondta, hogy "hárman akkor tudnak titkot tartani,
ha kettő közülük halott". A OPERA eredménye is
jócskán kiszivárgott a CERN-előadás előtt. Ráadásul
a Gran Sasso laboratórium többi kísérlete az OPERA-eredmény
nyilvánosságra hozatala után látott neki
az ellenőrzésnek, és ketten is azt találták, hogy az
OPERA időmérése hibás.
Horváth Dezső
Irodalom
Forrás: http://www.kfki.hu/fszemle/archivum/fsz1206/horvath1206.html |