Aiemmin tänä vuonna kansainvälinen tutkijaryhmä ilmoitti löytäneensä neutriinoja - pieniä hiukkasia, joiden massa on yhtä pieni, mutta ei nolla, - kulkevan valon nopeutta nopeammin. Yksi fyysikko, joka vastasi puheluun, oli tohtori Ramanath Cowsik. Hän löysi mahdollisesti kohtalokkaan virheen kokeilussa, joka haastoi nopeampia kuin kevyitä neutriinoja olemassaolon.
Superluminaaliset (valoa nopeammat) neutriinot olivat tulosta OPERA-kokeesta, yhteistyöstä CERN-fysiikan laboratorion Genevessä, Sveitsissä, ja Laboratori Nazionali del Gran Sasso -yrityksen välillä Gran Sasso -ssa, Italiassa.
Kokeilu ajoitti neutriinoja, kun ne matkustivat 730 kilometriä (noin 450 mailia) maan läpi lähtöpisteestään CERN: ssä detektoriin Gran Sassoon. Ryhmä oli järkyttynyt huomatessaan, että neutriinot saapuivat Gran Sasso 60 nanosekuntia nopeammin kuin mitä he olisivat, jos he matkustaisivat valon nopeudella tyhjiössä. Lyhyesti sanottuna, ne näyttivät olevan superluminal.
Tämä tulos loi joko fysiikan ongelman tai läpimurron. Einsteinin erityisen suhteellisuusteorian mukaan jokainen massapartikkeli voi lähestyä valon nopeutta, mutta et voi saavuttaa sitä. Koska neutriinoilla on massa, superluminaalisia neutriinoja ei pitäisi olla olemassa. Mutta jotenkin he tekivät.
Mutta Cowsik kyseenalaisti neutriinoiden synty. OPERA-kokeet tuottivat neutriinoja räjäyttämällä protoneja paikallaan olevaan kohteeseen. Tämä tuotti pulssin pioneja, epävakaita hiukkasia, jotka oli keskittynyt magneettisesti tunneliin, jossa ne hajosivat neutriinoiksi ja kuoneiksi (toinen pieni alkeispartikkeli). Kuikot eivät koskaan menneet tunnelin ulkopuolelle, mutta neutriinot, jotka voivat liukua läpi aineen kuin haamu, kulkevat seinän läpi, jatkoivat kohti Gran Sassoa.
Cowsikin ja hänen tiiminsä tarkastelivat tarkkaan tätä OPERA-kokeen ensimmäistä vaihetta. He tutkivat, tuottavatko pionihajoamiset superluminaalisia neutriinoja, olettaen, että energia ja vauhti ovat säilyneet ”, hän sanoi. OPERA-neutriinoilla oli paljon energiaa, mutta hyvin vähän massaa, joten kysymys oli, pystyivätkö ne todella liikkumaan valoa nopeammin.
Cowsik ja hänen tiiminsä havaitsivat, että jos pionin rappeutumisesta tuotetut neutriinot kulkisivat valoa nopeammin, pionin käyttöikä pitenee ja jokainen neutriino kuljettaa pienemmän osan energiasta, jonka se jakaa muonin kanssa. Nykyisessä fysiikan puitteissa superluminaalisia neutriinoja olisi vaikea tuottaa. "Lisäksi", Cowsik selittää, "nämä vaikeudet kasvavat vain pionin energian kasvaessa.
Cowsikin teoreettiset päätelmät on kokeellisesti tarkistettu. CERN: n menetelmä tuottaa neutriinoja toistuu luonnollisesti, kun kosmiset säteet osuvat maan ilmakehään. IceCube-niminen observatorio on perustettu tarkkailemaan näitä luonnollisesti esiintyviä neutriinoja Antarktissa; kun neutriinot törmäävät muihin hiukkasiin, ne tuottavat kuoneja, jotka jättävät valon välähdyksen, kun ne kulkevat melkein 2,5 kilometrin (1,5 mailin) paksuisen kirkkaan jään läpi.
IceCube on havainnut neutriinoja, joiden energia on 10 000 kertaa suurempi kuin minkä tahansa OPERA-kokeen yhteydessä tuotetun energian, ja Cowsik päätteli, että heidän vanhemmillaan pioneilla on oltava vastaavasti korkeat energiatasot. Hänen ryhmänsä laskelmat, jotka perustuvat energian ja vauhdin säilyttämistä koskeviin lakeihin, paljastivat, että noiden pionien elinajan tulisi olla liian pitkä, jotta ne voisivat rappeutua superluminalisiksi neutriinoiksi.
Kuten Cowsik selittää, IceCube on havainnut korkeaenergisten neutriinojen osoittavan, että pionit rappeutuvat fysiikan tavanomaisten ideoiden mukaan, mutta neutriinot lähestyvät vain valon nopeutta; he eivät koskaan ylitä sitä.
Lähde: Pionit eivät halua harhautua nopeampiin valo-neutriinoihin
