На думку групи американських та ізраїльських фізиків, повідомлення колаборації OPERA, яка зареєструвала надсвітлові нейтрино, суперечать надійно встановленим експериментальним даним про кінематику розпаду пі-мезонів.
Група фізиків із (США) та (Ізраїль) представила результати теоретичних розрахунків, що суперечать даним про надсвітлові нейтрино.
Перше повідомлення про нейтрино νμ, які рухаються швидше за світло у вакуумі, колаборація у вересні. Пучок частинок, які надсилали до детектора з відстані ~730 км, мав середню енергію ~17,5 ГеВ, і на цій енергії швидкість νμ (v), як з'ясували учасники експерименту OPERA, перевищувала швидкість світла (c) приблизно на 7,5 км/с. Це перевищення можна виразити через параметр α = (v – c)/c, який дорівнюватиме 2,48•10–5.
У листопаді початкові дані , але жодних серйозних помилок співробітники OPERA не знайшли, лише уточнивши значення α, яке знизилося до 2,37•10–5.
Однак далеко не всі теоретики погоджуються, що в досліді справді було зареєстровано надсвітлові нейтрино. Зовсім нещодавно ми, наприклад, американців Ендрю Коена (Andrew Cohen) та Шелдона Ґлешоу (Sheldon Glashow), які розглянули ефект зменшення енергії νμ, що рухаються з надсвітловою швидкістю, внаслідок випускання електрон-позитронних пар, аналогічного давно відомому черенковському випромінюванню. Цей процес має жорстко обмежувати енергію нейтрино, які досягають детектора OPERA, причому верхня межа лежить досить далеко від зазначеного вище середнього значення — на рівні 12,5 ГеВ. Такі спотворення легко виявилися б і в самому експерименті OPERA, і в спорідненому проєкті , який використовує той самий пучок мюонних нейтрино, проте нічого подібного не спостерігали.
Американсько-ізраїльська група підійшла до проблеми з іншого боку, простеживши зв'язок між надсвітловим рухом нейтрино та кінематикою розпаду (пі-мезонів). Тут варто нагадати, що джерелом νμ, які потрапляють до детектора OPERA, є . Він розганяє протони до 400 ГеВ і спрямовує їх на графітову мішень, де народжуються піони. Останні потім спрямовуються в кілометровий тунель і в польоті розпадаються на νμ та .
Виконавши порівняно прості розрахунки на основі законів збереження енергії та імпульсу для розпадів, автори показали, що в умовах експерименту OPERA — під час роботи з нейтрино й піонами із середніми енергіями ~17,5 та ~60 ГеВ — параметр α не повинен перевищувати 4•10–6. Щоб допустити вимірювання α = 2,5•10–5, час життя піонів необхідно збільшити приблизно в шість разів. Можливість настільки істотної зміни параметрів частинок, звісно, виключена.
| Проходження мюона в детекторі IceCube, зареєстроване масивом фотоелектронних помножувачів (ілюстрація IceCube Collaboration). |
Ще суворіші обмеження на α, за словами фізиків, накладає експеримент , у якому реєструють високоенергетичні нейтрино та мюони астрофізичного походження. Детектор IceCube — це набір реєструвальних модулів, оснащених фотоелектронними помножувачами та нанизаних на «нитки». Ці конструкції встановлюють на глибині від 1 450 до 2 450 м у товщі льоду, а заряджені частинки, що утворюються під час взаємодій нейтрино й рухаються зі швидкістю, вищою за фазову швидкість поширення світла у льоді, породжують черенковське випромінювання, за яким і стежать фотопомножувачі.
Орієнтуючись на перші результати спостережень, які нещодавно колаборація IceCube, автори встановили, що α не має перевищувати 10–12. «Як бачимо, отримати надсвітлові нейтрино, не порушивши відомих сучасній фізиці законів, надзвичайно важко, — підсумовує керівник дослідження Раманат Коусік (Ramanath Cowsik). — При цьому жодних претензій до колаборації OPERA висунути не можна: вона ретельно перевіряла свої дані й оприлюднила їх лише тоді, коли випробувала всі способи пошуку помилок. Очевидно, якась помилка все ж залишилася непоміченою, і тепер ми — уся фізична спільнота — маємо допомогти її виявити».
Повну версію звіту, підготовленого паном Коусіком і його колегами, опубліковано в журналі ; статті можна завантажити із сайту .
Підготовлено за матеріалами .
Лише зареєстровані користувачі можуть залишати коментарі. Увійдіть або зареєструйтеся.
Коментарі (0):