Почему физики скептически относятся к данным о сверхсветовых нейтрино
В конце прошлой недели коллаборация OPERA опубликовала результаты эксперимента, в котором измеряемая скорость движения нейтрино превысила скорость света в вакууме. Физики, в отличие от СМИ, комментировали эти сенсационные данные очень осторожно, высказывая сомнения в их истинности. Мы попытаемся выделить основные проблемы, на которые указывают скептики.
Стоит сразу сказать, что серьёзных вопросов по погрешности измерений расстояния и времени пока не возникало. Учёные, как предполагается, действительно сумели синхронизировать отсчёт времени в лаборатории
Беспокоит физиков другое — используемый OPERA метод оценки скорости. Хотя в интервью ScienceNOW представитель коллаборации Антонио Эредитато (Antonio Ereditato) и
Во-первых, точно определить расстояние, пройденное нейтрино, невозможно, о чём сами авторы работы упоминают в подготовленном ими
Чёрным показано распределение отмеченных нейтринных событий по времени регистрации, а красным — условный сигнал, который распространяется со скоростью света в вакууме. Хорошо видно, что реальный сигнал приходит примерно на 1 000 нс раньше; когда этот сдвиг вводят искусственно (см. правое верхнее изображение), наблюдается хорошее согласование. При учёте известных эффектов упомянутый интервал в тысячу с лишним наносекунд сокращается до 60,7 нс, что и называют тем временем, на которое нейтрино опережают свет. В нижней части рисунка показаны передний и задний фронты распределения. (Иллюстрация OPERA Collaboration.) |
Во-вторых, физики не имеют возможности соотнести нейтрино, провзаимодействовавшее в детекторе OPERA, с протоном, который породил зарегистрированную частицу. Этот недостаток эксперимента вносит заметные коррективы в методику: поскольку длительность каждого сеанса выведения протонов на мишень (по меркам исследования, ориентированного на наносекундные величины) огромна и составляет 10,5 мкс, учёным приходится рассматривать не отдельные события, отмеченные детектором, а их совокупность, и сравнивать (см. рис. выше) измеренное распределение моментов регистрации множества нейтрино с ожидаемым распределением. Последнее рассчитывается по известным временным характеристикам пучка протонов, которые определяет отдельный детектор, смонтированный в 743 м перед мишенью.
Хотя обнаружить серьёзную ошибку в рассуждениях авторов никому пока не удалось, описанный способ обработки данных многим кажется ненадёжным. К примеру, российский физик Игорь Иванов в своём
Интенсивность протонного пучка, выдаваемого суперпротонным синхротроном (иллюстрация OPERA Collaboration). |
Говоря о своём настороженном отношении к новым результатам, специалисты также указывают на огромный разрыв между измерениями OPERA и другими экспериментальными данными — наблюдениями сверхновой
Расчёты коллаборации OPERA, напомним, дают (v – с)/с = [2,48 ± 0,28 (стат.) ± 0,30 (сист.)]•10–5 — значение, на четыре порядка превышающее установленный предел; если бы нейтрино, испущенные SN 1987A, двигались с такой скоростью, они пришли бы гораздо раньше. Это очевидное расхождение можно было бы списать на то, что частицы от SN 1987A, энергия которых измерялась десятками мегаэлектронвольт, и нейтрино OPERA со средней энергией в 17 ГэВ находятся, так сказать, в разных весовых категориях, но тогда теоретикам пришлось бы вводить необычайно сильную зависимость скорости нейтрино от энергии. В самом эксперименте OPERA никаких признаков такой зависимости найдено не было, хотя физики пробовали разделять данные на два примерно равных по объёму массива, содержащих зарегистрированные нейтрино с энергиями ниже и выше 20 ГэВ. В низкоэнергетической выборке величина δt (разность времён прохождения дистанции, одно из которых рассчитывается для света в вакууме, а другое — измеряется опытным путём для нейтрино) оказалась равна 53,1 ± 18,8 (стат.) ± 7,4 (сист.) нс, а в высокоэнергетической — 67,1 ± 18,2 (стат.) ± 7,4 (сист.) нс. Установить какую-либо зависимость от энергии здесь невозможно.
Все эти соображения, разумеется, не остановили теоретиков, уже давно изучающих возможность существования частиц (
Подготовлено по материалам блогов
Комментарии (8):
К Alexey Pasechnik от 28 September, 11:07
В звёздах очень плотная среда, свет с трудом её проходит;).
А нейтрино успевают высвободиться раньше и прилетают раньше, ничего удивительного в этом нет;)
Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите или зарегистрируйтесь пожалуйста.
«Расчёты коллаборации OPERA, напомним, дают (v – с)/с = [2,48 ± 0,28 (стат.) ± 0,30 (сист.)]•10–5 — значение, на четыре порядка превышающее установленный предел; если бы нейтрино, испущенные SN 1987A, двигались с такой скоростью, они пришли бы гораздо раньше».
168000•2.48•10–5 = 4.17 года.
Кто-нибудь анализировал архивы нейтринных наблюдений за 1982-1983 годы?