[VCSE-LevLista] Fénysebességnél gyorsabb neutrínók (???)

[szilard.csizmadia at dlr.de]

Kedves Listatagok!

Bizonyára már értesültetek róla innen-onnan, hogy a CERN fizikusai megismételték nevezetese kísérletüket, amiben a  fénysebességnél gyorsabban haladó neutrínókat véltek észlelni. Az új, a korábbinál is nagyobb gonddal végzett kísérletben, amiben néhány olyan lehetséges hibaforrást kiküszöböltek, amikre a kollégák felhívták a figyelmet, szintén azt találták, hogy vannak olyan neutrínók, amik árnyalatnyival gyorsabban jutottak el Svájcból Olaszországba, mint a fénysebesség. Az effektus nagyon pici: a szóban forgó neutrínók a fénysebességnél mindössze kb. 0,0025 %-kal haladtak gyorsabban!

Egyébként, mint azt már korábban írtam a listára, nem nagy baj ez, mert a fénysebesség határsebesség, azaz a speciális relativitáselméletben nem léphető át, de ez nem zárja ki, hogy valami ennél gyorsabban haladjon, csak éppen nem lassulhat le a fénysebesség alá... Erről már pl. Timothy Ferris: A vörös határ című ismeretterjesztő könyvében is olvashatunk (Gondolat Kiadó, 1985, 183-184. oldal).

Bár a kísérletben résztvevők azt állítják, hogy hogy ők valóban képesek ilyen pontossággal mérni, mégis felmerül, hogy számos olyan hatás befolyásolhatta a mérést, amit nem vettek figyelembe. Az egyik ilyen, hogy az időt GPS-alapon mérték, márpedig e Föld körül keringő műholdak által szolgáltatott időjelek pontosságát az is befolyásolja, hogy bizonyos általános relativitáselméletből származó korrekciókat pontosan vesznek-e figyelembe vagy sem. Az új mérések szerint jól vették figyelembe.

Probléma, hogy a neutrínók nem vesztettek útközben energiát. Például vízben vagy a földkéregben kisebb a fény sebessége a vákuumbeli értéknél. Amikor pl. atomerőművekben az atommagokból neutrínók szabadulna ki, a vízbe érkezve egy pillanatig a vízbeli fénysebesség-értékénél gyorsabban mozognak. Ezért le kell lassulniuk a fénysebesség vízbeli értékére, amit meg is tesznek, de eközben mozgási energiát vesztenek, amit kékes fényként sugároznak ki. Ezt a kékes fényt már sokszor megfigyelték, és Cserenkov-sugárzásnak hívják. A most szóban forgó neutrínók a víznél sokkal sűrűbb földkéregben haladtak, de nem vesztettek energiát - hogyan lehetséges ez?

Egy másik ellenvetés elméleti jellegű. Eszerint a fénysebességet mi az ideális vákuumra értjük, amiben aztán tényleg semmi nincs, csak a fénysebességgel mozgó foton. (A foton a fény részecskéje.) A valódi vákuum azonban sajnos nem ideális vákuum. Heisenberg határozatlansági relációja szerint ugyanis nem tudjuk egyszerre abszolút pontossággal mérni az időt és az energiát. Az ideális vákuum energiája - mivel semmi nincs benne - nulla, de ezt Heisenberg szerint nem tudjuk, hogy mikor annyi: ha ugyanis egy adott pillanatban, aminek időpontját pontosan ismerjük, megmérnénk a vákuum energiáját pontosan, akkor mind a mérés időpontját, mind a vákuum energiáját egyszerre pontosan tudnánk, és ezt a kvantummechanika nem engedi meg. A gyakorlati feloldása ennek az elmosódottságnak az, hogy a mérés időpontját pontosan tudjuk, de a fizikai vákuum energiája nem pontosan nulla, mert benne mindig megjelennek és eltűnnek részecskék, amik csak úgy előpattanak a semmiből. Azért pattanhatnak elő a semmiből rövid időre, mert a vákuumnak néha kell lennie egy kis energiűjának, hogy a Heisenberg-reláció ne sérüljön. Ezt az effektust megjósolták és kísérletileg is kimérték: Casimir-effektusnak nevezik. Tehát a vákuumban mindig vannak hirtelen megjelenő, majd rögtön el is tűnő részecskék. Mivel a valódi vákuum ezért mindig tele van ilyen virtuálisnak nevezett részecskékkel, ezt nem ideális vákuumnak nevezik, hanem fizikai vákuumnak.

Mivel ez így van, és ez kísérletileg ellenőrzött tény, akkor a fotonok kölcsönhatásba lépnek ezekkel a virtuális részecskékkel, és ezért lelassulnak rajtuk. A neutrínók viszont nem lépnek kölcsönhatásba velük (legfeljebb atomokkal tudnak kölcsönhatásba lépni, azokkal is csak ritkán), ezért ők nem vesztenek a lendületükből. A neutrínók tehát megvalósítják az igazi, ideális vákuumban mérhető fénysebességet, a fény részecskéi, a fotonok viszont nem. Laboratóriumban viszont fotonokkal mérjük a fénysebességet...

Ez az elméleti magyarázat azért jobb az előzőnél, mert könnyebben ellenőrizhető eredményt ad, és nincs ellentétben jelenlegi tudásunkkal, és a mérési eredményt is helyesnek tartja. (Hogy milyen kozmológiai következményei vannak, azt nem tudom...)

Egyelőre ennyi: remélhetőleg lesznek még érdekes, új eredmények. A fizika és a csillagászat nem lezárt tudomány, minden fiatalnak sok izgalmas újdonságot tartogat!

Üdvözlettel,
Szilárd
--------- következő rész ---------
Egy csatolt HTML állomány át lett konvertálva...
URL: <http://vcse.hu/pipermail/lista/attachments/20111120/0e63fb53/attachment.html>