Физики перепроверят результаты эксперимента со сверхсветовыми нейтрино
Научная группа OPERA, обнародовавшая сенсационный результат о сверхсветовой скорости нейтрино, перед публикацией этих данных намерена повторить свой эксперимент и проверить данные с учетом предложений и замечаний, полученных после обсуждения результата на семинарах, сообщила участница проекта Наталья Полухина, глава лаборатории элементарных частиц Физического института имени Лебедева РАН (ФИАН).
В конце сентября 2011 года физики коллаборации OPERA, участники одноименного эксперимента по исследованию осцилляций нейтрино, заявили, что измеренная ими скорость этих частиц превысила скорость света. По оценкам ученых, нейтрино пролетали 730 километров от ускорителя SPS в ЦЕРНе на территории Швейцарии до подземного детектора в тоннеле Гран-Сассо (Италия) в среднем на 60 наносекунд быстрее, чем предполагали расчеты.
Это вызвало поток сообщений в прессе об "опровержении" теории относительности Эйнштейна. Вместе с тем, сами авторы сенсации относятся к своему результату крайне осторожно и склонны полагать, что речь идет о каких-то еще не замеченных искажениях. Многие физики в настоящее время ведут поиск возможных ошибок и погрешностей в оценках скорости нейтрино.
"Сейчас все члены коллаборации имеют возможность проверить и пересчитать данные, по которым был получен этот результат. После семинара 23 сентября (когда было официально объявлено о полученных результатах) в коллаборацию пришло уже больше 2 тысяч предложений о том, где могут скрываться возможные ошибки и неточности, и множество теоретических предположений, которые могут объяснить этот эффект", - сказала собеседница агентства.
Статья о сверхсветовых нейтрино была выложена на сайте электронной библиотеки Корнеллского университета, однако официальной публикации - в рецензируемом научном журнале - до сих пор не было. По словам Полухиной, совет коллаборации принял решение о публикации, однако до этого момента ученые намерены перепроверить свой результат.
"Если он правильный то это, конечно, все переворачивает. Но все-таки мы в первую очередь ищем какую-то неучтенную погрешность в измерениях. Примерно до 15 ноября будут проводиться повторные измерения на детекторе нейтрино, но с несколько измененными параметрами пучка", - сказала собеседница агентства.
В эксперименте OPERA протоны, разогнанные в ЦЕРНе на протонном суперсинхротроне SPS до энергии 400 гигаэлектронвольт, ударяют в графитовую мишень, порождая мезоны и каоны. Эти частицы летят по километровому вакуумному туннелю в процессе распада, порождая нейтрино, которые, в свою очередь, отправляются в 730-километровое путешествие сквозь земную толщу до лаборатории в туннеле Гран-Сассо, где их встречает детектор.
Для определения скорости нейтрино необходимо измерить путь и время прохождения частицей этого пути. Расстояние между ЦЕРНом и детектором ОПЕРА (732 километра) измеряется с точностью 20 сантиметров, а время прихода нейтрино - с точностью 10 нс. Используя такие усредненные данные о 16000 нейтрино, был получен результат о превышении скорости света на 60 нс.
Ученые использовали протонные импульсы длительностью 10 микросекунд, содержащие пять наносекундных сбросов пучка. Однако теперь они намерены использовать более короткие импульсы продолжительностью 1-2 наносекунды с паузами в 500 наносекуд, чтобы получить более "четкий" фронт нейтринной волны и исключить возможные ошибки. "Этот эксперимент идет уже сейчас, он будет идти пару недель, пока он не закончится, публикации не будет, возможно, появится что-то новое, и мы сможем уточненные данные включить в статью", - сказала собеседница агентства.
По ее словам, участники других нейтринных экспериментов также намерены попробовать повторить "сверхсветовой" результат. В частности, подготовку к этому ведут участники проекта MINOS (Main Injector Neutrino Oscillation Search), работающие на одноименном детекторе, установленном в шахте в штате Миннесота, получающем нейтрино от инжектора в штате Иллинойс на площадке Национальной лаборатории имени Ферми.
"Они начинают готовить систему более точного измерения времени и расстояния, и обещают через пять-шесть месяцев сообщить результат", - сказала Полухина.
Говоря о возможных теоретических объяснениях сверхсветового эффекта, она отметила, что одним из них может стать гипотеза Геннадия Волкова, которая связывает скорость нейтрино с их энергией.
Многие ученые, скептически относящиеся к результату OPERA, напоминают, что в феврале 1987 году во время вспышки сверхновой SN1987A в Большом Магеллановом облаке были зарегистрированы нейтрино, которые пришли за несколько часов до светового импульса. Однако с учетом того, что сверхновая расположена на расстоянии 168 тысяч световых лет, это означает, что разница между скоростью нейтрино и скоростью света не превышает миллиардных долей, что в десятки тысяч раз меньше различия в результате OPERA.
Согласно, в частности, гипотезе Волкова, превышение скорости света может быть связано с энергией нейтрино, что может быть использовано для объяснения полученных данных (практическое отсутствие превышения скорости света по результатам сверхновой и превышение в эксперименте ОПЕРА): энергия нейтрино, пришедших от сверхновой SN1987A, составляла всего около 10 мегаэлектронвольт, а в эксперименте OPERA - 17 гигаэлектронвольт.
"Однако, предсказания этой теории, также как и множество других высказанных гипотез для объяснения эффекта превышения скорости света, требует такого же внимательного рассмотрения и обсуждения, как и экспериментальные результаты. Именно поэтому авторы работы предложили свой результат для обсуждения широкой аудитории, не касаясь пока возможных теоретических аспектов ", - сказала Полухина.
Комментарии (2):
К Nambu от 2 Ноября 2011, 17:12
В том же духе)))
В эксперименте OPERA (Лаборатория Гран Сассо, Италия) выполнены прямые измерения скорости мюонных нейтрино νμ в пучке, который был получен на ускорителе в ЦЕРНе и преодолел под землёй расстояние 730 км. За 2009-2011 гг. детектором OPERA было зарегистрировано 16111 нейтрино с энергиями 17 ГэВ. Для определения расстояния между источником νμ и детектором с точностью 20 см и для для сверки атомных часов в ЦЕРНе и Гран Сассо с точностью ≈ 1 нс применялись сигналы спустниковой навигация GPS. Были учтены все известные задержки сигналов в кабелях и аппаратуре и найдены возможные погрешности. Отcчёт времени пролёта производился по фронтам импульсов, что с учётом большой статистики позволило достичь хорошей точности. Оказалось, что νμ регистрируются на ≈ 60 нс раньше, чем расчётное время, за которое этот же путь преодолел бы свет в вакууме. Т. е., полученная скорость νμ превысила скорость света на относительную величину (v-c)/c = (2,48 ± 0,28 (стат.) ± 0,30 (сист.)) × 10-5. Сразу после обнародования данного результата вышло множество работ с попытками обосновать сверхсветовые скорости с привлечением различных гипотетических механизмов. В то же время, прилагаются усилия объяснить результат OPERA в рамках обычных физических подходов. Прежде всего, весьма вероятны какие-то не выявленные пока измерительные погрешности. Например, согласно расчётам R. van Elburg (Университет Гронингена, Нидерланды), в методе GPS не учитывается релятивистский эффект относительного движения спутника и пучка, и полученная R. van Elburg поправка 64 нс как раз близка к необходимой. Д.В. Наумов и В.А. Наумов (ОИЯИ, Дубна, Россия) объясняют кажущиеся сверхсветовые скорости уплощённой формой волнового пакета νμ и смещением оси пучка на небольшой угол от детектора. В другом эксперименте MINOS ранее также была получена сверхсветовая скорость νμ, но с малой статистической значимостью (v-c)/c = (5,1 ± 2,9) × 10-5. При обычной зависимости (v-c)/c от энергии нейтрино, результат OPERA, помимо прочего, противоречит наблюдениям нейтрино от сверхновой SN 1987A. Для прояснения данной ситуации необходим дополнительный тщательный анализ и могут потребоваться независимые эксперименты. Источник: arXiv:1109.4897v1 [hep-ex]
Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите или зарегистрируйтесь пожалуйста.
В эксперименте Borexino (Гран Сассо, Италия) впервые зарегистрированы солнечные нейтрино, родившиеся в рекции p + e- + p → 2H + νe с энергиями 1,442 МэВ. Нейтрино регистрировались по их упругим рассеяниям на электронах в жидком органическом сцинтилляторе массой ≈ 278 т. Детальный анализ фонов и использование метода антисовпадений позволило максимально исключить фон от космогенных 11C. Эти ядра образуются при взаимодействии мюонов из состава космических лучей с ядрами 12C детектора, и их β-распады являются доминирующим источником фона в диапазоне 1-2 МэВ. С учётом эффекта Михеева – Смирнова – Вольфенстайна с большим углом смешивания, измеренный поток pep-нейтрино (1,6 ± 0,3) × 108 см-2 с-1 хорошо соответствует стандартной модели строения Солнца (отношение измеренного потока к рассчитанному составляет 1,1 ± 0,2), которая для данного типа нейтрино дает предсказания с точностью 1,2 %. Источник: arXiv:1110.3230v1 [hep-ex]