Співробітники колаборації OPERA виміряли швидкості руху мюонних нейтрино на дистанції ~730 км і виявили, що частинки досягають цілі на десятки наносекунд раніше, ніж мали б.
Співробітники колаборації оголосили, що їм вдалося зафіксувати надсвітловий рух нейтрино.
Основним завданням масивного 1 250-тонного детектора OPERA, розташованого в підземній , який поєднує шари пластикового сцинтилятора, свинцю та , завжди вважалося виявлення . Плануючи експерименти, фізики розраховували на те, що їм удасться простежити за «виникненням» нейтрино в пучку (νμ). Результатів довелося чекати досить довго, але в червні минулого року шукане тау-нейтрино все ж в детекторі.
| Зовнішній вигляд детектора (фото OPERA collaboration). |
Потрібний OPERA практично чистий пучок νμ із середньою енергією 17 ГеВ готують приблизно за 730 км (по прямій, що проходить крізь земну кору) від Лабораторії Гран-Сассо. Джерелом частинок є (ЦЕРН), який розганяє протони до 400 ГеВ і подає їх на графітову мішень, де народжуються та . Ці заряджені мезони спрямовують у кілометровий тунель, і в польоті вони розпадаються з утворенням нейтрино.
Експериментальна схема OPERA чудово підходить і для оцінювання швидкості руху νμ. Щоб зменшити похибку таких вимірювань, у 2008 році в ЦЕРН і Лабораторії Гран-Сассо змонтували ідентичні системи, що складаються з GPS-приймача та цезієвого атомного годинника. За твердженням учених, відстань між фокусною точкою мішені суперпротонного синхротрона й початком системи відліку, пов’язаної з OPERA, визначили з похибкою лише 20 см, і вона становила 730 534,61 ± 0,20 м.
| Приблизна схема розташування детектора OPERA (ілюстрація ЦЕРН). |
На опрацювання надійшли дані, отримані за останні три роки. За цей час на мішень потрапило близько 1020 протонів, а детектор OPERA зареєстрував 16 111 подій.
Дослідників цікавили дві пов’язані між собою величини: δt (різниця часів проходження дистанції, один з яких розраховують для світла у вакуумі, а інший — вимірюють дослідним шляхом для νμ) і (v – c)/c, відносна різниця швидкостей мюонного нейтрино та світла у вакуумі. Як з’ясувалося, δt дорівнює 60,7 ± 6,9 (стат.) ± 7,4 (сист.) нс; оскільки це значення додатне, нейтрино мають випереджати світло. Відповідна величина (v – c)/c досягає [2,48 ± 0,28 (стат.) ± 0,30 (сист.)]•10–5, а статистична значущість сигналу становила 6σ.
Інтерпретувати цей несподіваний результат поки ніхто навіть не намагався. Оскільки він явно суперечить загальноприйнятим фізичним теоріям, колеги вчених вважають його наслідком певних неврахованих систематичних ефектів або помилок, допущених під час вимірювань чи опрацювання інформації. Можливо, на сьогоднішньому семінарі в ЦЕРН, онлайн-трансляція якого буде всім охочим, співробітники OPERA зуміють переконати частину скептиків.
Варто додати, що ймовірне перевищення швидкості світла у вакуумі раніше вже у спорідненому з OPERA експерименті . Тоді йшлося про відносну різницю (v – c)/c, рівну (5,1 ± 2,9)•10–5, але значущість цього результату, отриманого у 2007-му, була зовсім низькою, і всерйоз його не розглядали.
звіту, підготовленого колаборацією OPERA, можна завантажити із сайту .
Підготовлено за матеріалами .
Лише зареєстровані користувачі можуть залишати коментарі. Увійдіть або зареєструйтеся.
Коментарі (2):
Некоторе дополнение:
Открытие в ЦЕРН: путешествия во времени станут реальны?
Физики исследовательского центра Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН) в ходе проведения эксперимента выяснили, что субатомные частицы могут двигаться со скоростью, превышающей скорость света.
Пучок нейтрино, направленный из ЦЕРН в подземную лабораторию Гран-Сассо в Италии на расстояние в 732 км, прибыл на место назначения, как сообщается, на несколько миллиардных долей секунды раньше, чем если бы передвигался со скоростью света.
По данным ученых, пучки нейтрино обогнали ее на 60 наносекунд, что противоречит постулату, что элементарные частицы не могут двигаться быстрее скорость света.Если данные эксперимента будут подтверждены, то будет опровергнута теория относительности Эйнштейна, согласно которой ничто не может двигаться быстрее скорости света.
Русская служба Би-би-си побеседовала о результатах эксперимента с Рубеном Саакяном, профессором физики Университетского колледжа Лондона.
Би-би-си: Вы работали в лаборатории Гран-Сассо, и, вероятно, хорошо знакомы с экспериментом "Опера".
Рубен Саакян: Я покинул лабораторию Гран-Сассо больше 10 лет назад, когда "Опера" только строилась. "Опера" – это эксперимент, который занимается поиском такого явления, как нейтринные осцилляции, то есть превращения одного типа нейтрино в другой.
Нейтрино – это фундаментальные частицы, так называемые кирпичики мироздания. У них есть ряд интересных свойств, в том числе превращение из одного типа в другой. "Опера" предназначена для того, чтобы изучать эту проблему.
Тот результат (данные, что нейтрино двигаются со скоростью, превышающей скорость света) был побочным продуктом эксперимента, который они делали.
Би-би-си: Убедительны ли представленные учеными результаты?
Р.С.: Опубликованные результаты выглядят убедительно. В экспериментальной науке существует численная мера доверия к результату, то есть ваше измерение должно превышать погрешность измерения по крайней мере в пять раз. А у них оно превышает в шесть раз.
С другой стороны, это сложное измерение, в нем много элементов, и на каждом этапе существует много способов сделать его неправильно. И поэтому нужно воспринимать его со здоровым скептицизмом. К чести авторов, они не интерпретируют результат, а просто констатируют данные, полученные в ходе эксперимента.
Би-би-си: Как отреагировало мировое научное сообщество на эти данные?
"Одна из возможных моделей, по которой можно путешествовать быстрее, чем скорость света – это наличие, допустим, дополнительных измерений в пространстве"
Р.С.: Мировое сообщество отреагировало со здоровым скептицизмом и даже консерватизмом. Ведь это серьезный эксперимент, а не популистское заявление.
Последствия, если будет доказанная истинность этих данных, слишком серьезны, чтобы их легко воспринимать.
Изменятся наши фундаментальные представления о мире. Теперь люди будут ждать дальнейших публикаций систематических ошибок эксперимента и, самое главное, данных независимых экспериментов.
Би-би-си: Каких например?
Р.С.: Существует американский эксперимент "Минус", который может это измерение подтвердить. Он очень похож на "Оперу". На ускорителе производится пучок нейтрино, потом посылается на 730 километров и измеряется в подземной лаборатории. Суть измерения проста: вы знаете расстояние между вашим источником и вашим детектором, вы меряете время, за которое он пришел, и таким образом определяете скорость.
Дьявол в деталях. "Минус" уже четыре года назад произвел похожее измерение, но тогда у них та величина, которую они измерили, и погрешность были соизмеримы друг с другом. Их ключевая проблема заключалась в том, что у них не было точного расстояния.
730 километров между источником и детектором сложно измерить с абсолютной точностью, а "Опера" недавно сумела геодезическими методами измерить это расстояние вплоть до 20 сантиметров. "Минус" будет стараться сделать то же самое и тогда сможет проверить данные этого эксперимента.
Би-би-си: Если результат эксперимента подтвердится, как это повлияет на традиционные представления о мире?
Р.С.: Если это подтвердится, то результат будет серьезный. Сейчас существуют две теории, которые объясняют с научной точки зрения весь мир, который нас окружает: квантовая теория микромира и теория относительности Эйнштейна.
Результат эксперимента (нейтрино двигаются со скоростью, превышающей скорость света) напрямую противоречат теории относительности Эйнштейна, которая утверждает, что в любой точке отсчета скорость света постоянна и ничто не может обогнать скорость света.
Существует огромное количество головокружительных последствий, в частности, возможность путешествия во времени (для частиц).
Би-би-си: Как можно объяснить, что нейтрино может перемещаться быстрее скорости света?
Р.С.: Одна из возможных моделей, по которой можно путешествовать быстрее, чем скорость света – это наличие, допустим, дополнительных измерений в пространстве. Возможно, наряду с привычными для нас тремя измерениями (плюс время), есть четвертое, пятое, шестое и т.д. измерения, которые мы "не видим". И возможно, что нейтрино, благодаря своим уникальным свойствам, может прыгать, как бы срезать углы между этими пространствами.
Представьте себе муравья, который ползет по яблоку. Для него мир – двухмерный. Для того, чтобы добраться от южного полюса яблока до северного ему может понадобиться довольно много времени. А вот для червяка, который может пройти яблоко насквозь, существует третье измерение, и он сделает это гораздо быстрее.
Это одно из возможных объяснений, и если оно окажется правильным, то это огромная вещь. Если говорить о практическом применении, то, возможно, мы найдем в далеком будущем способ перепрыгивать за счет этого через гиперпространство.
Но я бы хотел призвать к здоровому скептицизму. Последствия этого результата настолько важны, что, несмотря на наше большое уважение к ученым, которые заявили об этом, мы не можем пока утверждать, что мы открыли, подтвердили и считаем, что все так и есть на самом деле.
Мы сможем сказать так только тогда, когда будут исключены систематические ошибки в их анализе. А на это может уйти несколько лет.
Гдето, что-то не учли, вот Вам и времятрясение.
В СТО считали? А мир устроен по ОТО