OPERA нашел сверхсветовые частицы? (изображение: INFN)
Нейтрино движутся быстрее, чем скорость света?
Хэмиш Джонстон
Могут ли частицы двигаться быстрее скорости света? Большинство физиков сказало бы решительное «нет», ссылаясь на специальную теорию относительности Эйнштейна, которая запрещает сверхсветовые перемещения. Но теперь физики, работающие в эксперименте проекте OPERA в Италии, возможно, нашли соблазнительное доказательства того, что скорость нейтрино может превышать скорость света.
Группа экспериментаторов OPERA исследовали мюонные нейтрино от протонного супер синхротрона в ЦЕРНе в Женеве, на глубине 730 км под Альпами, принимаемые детектором в Гран-Сассо, Италия. Было изучено более 15 тысяч нейтринных событий и обнаружено, что нейтрино движутся со скоростью, превышающей скорость света на 20 миллионных ее долей.
Принцип измерения прост - физики знают, пройденное расстояние и время, что и дает скорость. Эти параметры были измерены с помощью GPS-системы, атомные часы и другие инструменты, которые измеряли расстояние между источником и приемником с точностью до 20 см и время с точностью до 10 нс.
Это не первый случай, когда нейтринный эксперимент заметил сверхсветовую скорость. В 2007 году, в эксперименте MINOS, в США изучили 473 нейтрона, которые пролетали от лаборатории Ферми недалеко от Чикаго до детектора в северной Миннесоте. Физики MINOS сообщили о скорости аналогичной той, которая наблюдалась на OPERA, но их экспериментальные погрешности были гораздо больше. Согласно исследователям OPERA, их измерение скорости нейтрино в 10 раз лучше, чем предыдущие нейтринные эксперименты на ускорителях.
"Это совершенно неожиданный результат", – подчеркивает Антонио Эредитато (Antonio Ereditato) из Университета Берна и пресс-секретарь эксперимента OPERA. "Месяцев исследований и проверок не достаточно для того, чтобы идентифицировать инструментальные эффекты, которыми можно объяснить результат наших измерений». Хотя исследователи, участвующие в эксперименте будут продолжать свою работу, они с нетерпением ждут сравнения их результатов с результатами других экспериментов, с тем чтобы полностью понять природу этого явления.
Не смотря на то, что причиной неожиданного результата может стать ошибка измерения, некоторые физики считают, что сверхсветовая скорость возможна и его открытие может помочь физикам для разработки новых теорий - такие как теория струн - за пределами Стандартной модели физики элементарных частиц. Тем не менее, измерения OPERA должны быть воспроизведены в других местах, прежде чем они будут приняты физическим сообществом.
Дженни Томас (Jenny Thomas) из Университетского колледжа Лондона, которая работает на проекте MINOS, сказала, что «влияние этого измерения, если бы оно оказалось правильным, будет огромным. На самом деле придется отменить все, что мы думали и, что мы понимали о теории относительности и скорости света.»
Алексей Смирнов, физик из Международного центра теоретической физики Абдус Салама (Италия) говорит, что он находит результат OPERA "очень удивительным... Если этот результат будет доказан, то последствия для современной науки, несомненно, будут огромными". Смирнов был одним из трех исследователей, которые обнаружили эффект изменения осцилляций нейтрино в веществе.
Дело в том, что также как фазовая скорость электромагнитной волны может быть больше скорости света c/n>c,n<1 . Причем если дисперсии нет, то фазовая скорость совпадает с групповой скоростью. Т.е. в среде скорость частиц может быть больше скорости света, если для этих частиц ввести диэлектрическую проницаемость и она окажется n<1.
Кроме того, у меня есть интересная статья о изменении скорости света в достаточно сильных электромагнитных полях, путем решения уравнения Дирака с потенциалом. Но аналогичная формула получается и в других полях, но этот вопрос я пока не исследовал. Просто мне не известны уравнения, которым подчиняются другие поля. т.е. необходимо хорошо знать стандартную модель, решать уравнения которой трудно в силу их нелинейности.
Вообще я считаю, что в диэлектриках преобразования Лоренца вместо скорости света в пустоте, содержат фазовую скорость. Так что я нисколько не удивлен экспериментальным результатом. Вот если бы в отсутствии поля и в вакууме, скорость распространения материи была бы больше скорости света, это было бы удивительно.
В. Б. Морозов
3 октября 2011 г.
20:05:38
"Эти параметры были измерены с помощью GPS-системы, атомные часы и другие инструменты, которые измеряли расстояние между источником и приемником с точностью до 20 см и время с точностью до 10 нс."
Наверно нельзя слепо доверять GPS при работе в помещениях, тем более под землей.
При обсуждении этого результата возникли сомнения в корректном учете задежек в электронных системах. Они, как правило, отличаются от паспортных данных, имеют разброс и зависят от формы и амплитуды сигнала.