Τα νετρίνα τρέχουν όντως ταχύτερα απ' το φως

Ακόμη είναι ταχύτατα (Image: LNGS)

Τα νετρίνα επιμένουν να κινούνται ταχύτερα από το φως στο τούνελ του πειράματος OPERA σε πείσμα των «διαφωνούντων». Οι νέες πιο «ενισχυμένες» μετρήσεις που έγιναν στον επιταχυντή του CERN επιβεβαίωσαν τας αρχικά αποτελέσματα, τα οποία φαίνονται σιγά σιγά να χάνουν τον «απίστευτο» χαρακτήρα τους και να παγιώνονται όλο και περισσότερο.
Η είδηση στις 22 Σεπτεμβρίου ότι τα υποατομικά σωματίδια μπορούν να ξεπεράσουν – έστω και για 60 νανοδευτερόλεπτα – την ταχύτητα του φωτός, αψηφώντας τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας του Αϊνστάιν αναστάτωσε την επιστημονική κοινότητα προκαλώντας έντονες αντιπαραθέσεις και αμφισβητήσεις. Ακόμη και ορισμένα μέλη της ίδιας της ερευνητικής ομάδας είχαν προτιμήσει να μην συνυπογράψουν τη σχετική ανακοίνωση διατηρώντας ορισμένες επιφυλάξεις.
 Υστερα από τις τελευταίες μετρήσεις ωστόσο οι ερευνητές δηλώνουν πλέον βέβαιοι για τα αποτελέσματά τους. Τόσο ώστε να τα υποβάλουν προς αξιολόγηση προκειμένου να δημοσιευθούν σε ευρωπαϊκή επιστημονική επιθεώρηση, τη φορά αυτή με την υπογραφή περισσότερων μελών της ομάδας.

Μικρότερες δέσμες

Οι περισσότερες αντιρρήσεις που είχαν εκφραστεί για τα πρώτα αποτελέσματα είχαν επικεντρωθεί σε δύο κυρίως σημεία. Το ένα αφορούσε το περιθώριο λάθους των στατιστικών αναλύσεων. Το δεύτερο αφορούσε το γεγονός ότι, επειδή τα νετρίνα κινούνταν σε μακρές (σχετικά μεγάλης διάρκειας) δέσμες, δεν μπορούσε να εξακριβωθεί με απόλυτη βεβαιότητα αν τα σωματίδια που έφθαναν στο «τέρμα» της διαδρομής στο Γκραν Σάσο ήταν τα ίδια με εκείνα που είχαν ξεκινήσει από την «αφετηρία» στη Γενεύη.
Στη δεύτερη σειρά πειραμάτων, που διεξήχθησαν από την 21η Οκτωβρίου ως τις 6 Νοεμβρίου, οι ερευνητές μείωσαν τη διάρκεια των δεσμών προσδίδοντας μεγαλύτερη ακρίβεια. Οι 20 συγκρούσεις που παρακολούθησαν μπορεί να ωχριούν αριθμητικά μπροστά στις 16.000 που είχαν καταγραφεί στα τρία χρόνια του αρχικού πειράματος, είναι όμως πολύ πιο «σίγουρες». Και επιβεβαιώνουν όλες τις προηγούμενες.
Επίσης τα μέλη της ερευνητικής ομάδας ήλεγξαν ξανά τις στατιστικές τους αναλύσεις και επιβεβαίωσαν ότι το περιθώριο λάθους είναι ακριβώς 10% –τόσο δηλαδή ώστε να είναι αποδεκτό. Οι δυο αυτές επιβεβαιώσεις προσδίδουν νέο κύρος στα αποτελέσματα του OPERA.

Αξιόπιστο τεστ συνέπειας

«Μετρήσεις οι οποίες είναι τόσο λεπτές και έχουν τόσο βαθιές επιπτώσεις στη Φυσική απαιτούν εξαιρετικά εξονυχιστική επανεξέταση» δήλωσε με ανακοίνωσή του ο Φερνάντο Φερόνι, πρόεδρος του Εθνικού Ινστιτούτου Πυρηνικής Φυσικής της Ιταλίας, ενός από τους φορείς που συμμετέχουν στο πείραμα.
«Το πείραμα OPERA, χάρη σε μια ειδικά προσαρμοσμένη δέσμη ακτίνων πραγματοποίησε ένα σημαντικό τεστ συνέπειας του αποτελέσματός του» συμπλήρωσε ο φυσικός, προσθέτοντας: «η θετική έκβαση αυτού του τεστ μας κάνει πιο σίγουρους για το αποτέλεσμά μας, αν και η τελική λέξη θα ειπωθεί μόνον αν ανάλογα τεστ γίνουν σε άλλους επιταχυντές».
Η νέα «σιγουριά» για τα αποτελέσματα του πειράματος είναι έκδηλη και στο γεγονός ότι αυτή τη φορά τα αποτελέσματα συνυπογράφονται και από μέλη της ερευνητικής ομάδας που αρχικά είχαν εκφράσει επιφυλάξεις.
«Η μέτρηση φαίνεται αξιόπιστη» δήλωσε ένας εξ αυτών, ο Λούκα Στάνκο του Εθνικού Ινστιτούτου Πυρηνικής Φυσικής της Ιταλίας, μιλώντας στο περιοδικό «New Scientist». «Δεχθήκαμε πολλές επικρίσεις και οι περισσότερες από αυτές καταρρίπτονται» τόνισε ο φυσικός, προσθέτοντας ωστόσο ότι, αν και υπέγραψε το προσχέδιο της μελέτης, εξακολουθεί να πιστεύει ότι η δημοσίευσή της πριν από τη διεξαγωγή άλλων πειραμάτων είναι πρόωρη.

Οι θεωρητικοί αγωνίζονται να συμβιβάσουν το αποτέλεσμα του Σεπτεμβρίου με τους γνωστούς νόμους της φυσικής. Η θεωρία της ειδικής σχετικότητας ξεκινούσε από το ότι τίποτα δεν μπορεί να ταξιδέψει ταχύτερα από το φως, και πολλοί φυσικοί πιστεύουν ότι το αποτέλεσμα αυτό θα μπορούσε να εξαφανιστεί μέσα σε μια ριπή σωματιδίων.

Το αποτέλεσμα, επίσης, έφερε αναταραχή και σε εκείνους που ανήκουν στη συνεργασία OPERA. Ο Stanco για παράδειγμα ήταν ένας από τους 15 της ομάδας, που δεν είχαν υπογράψει την αρχική προδημοσίευση, επειδή πίστευαν ότι τα αποτελέσματα ήταν πάρα πολύ προκαταρκτικά.

Μία από τις κύριες υποθέσεις ήταν ότι ήταν δύσκολο να συνδεθεί κάθε εμφάνιση νετρίνων στο Gran Sasso με τα σωματίδια που άφησαν το CERN. Στο διπλό έλεγχο που έγινε, η ομάδα έτρεξε μια δεύτερη σειρά μετρήσεων με πιο σφικτές δέσμες σωματιδίων από τις 21 Οκτωβρίου έως 6 Νοεμβρίου.

Στο διάστημα αυτό, έχουν παρατηρηθεί 20 νέες εμφανίσεις νετρίνων – ένας μικρός αριθμός σε σύγκριση με τα 16.000 στο αρχικό πείραμα. Όμως, λέει ο Stanco οι πιο σφικτές δέσμες των σωματιδίων έκαναν πιο εύκολη την παρατήρηση αυτών των εμφανίσεων (hits) καθώς και τον χρόνο κίνησης: “Έτσι είναι πολύ ισχυρά αυτά τα 20 γεγονότα".

Θα εξακολουθούν δε να τρέχουν κι άλλα τεστ, όπως η μέτρηση του μήκους του καλωδίου οπτικών ινών που μεταφέρει πληροφορίες από το υπόγειο εργαστήριο στο Gran Sasso, σε ένα κέντρο συλλογής δεδομένων στην επιφάνεια. Η ομάδα προσπαθεί, επίσης, να κάνει το ίδιο τεστ χρησιμοποιώντας ένα άλλο ανιχνευτή στο εργαστήριο που ονομάζεται RPC. Το κριτήριο αυτό θα χρειαστεί αρκετούς μήνες για να ολοκληρωθεί.

Ακόμα κι αν συμφώνησε να υπογράψει την δημοσίευση, ο Stanco διευκρινίζει: «Δεν είμαι τόσο χαρούμενος Από θεωρητική άποψη, δεν είναι τόσο ελκυστικό Εξακολουθώ να πιστεύω ότι πρέπει να κάνει τη μέτρηση ένα άλλο πείραμα πριν πω ότι πιστεύω αυτό το αποτέλεσμα.»

Πηγή: Βήμα Science  New Scientist

και λίγη περισσότερη θεωρία...

Η ειδική σχετικότητα είναι η θεωρία που διατυπώθηκε απο τον Άλμπερτ Αϊνστάιν το 1905, και η οποία συμπληρώνει τους νόμους κίνησης του Νεύτωνα, ώστε να ισχύουν και σε ταχύτητες κοντά στην ταχύτητα του φωτός. Η ειδική θεωρία της σχετικότητας προκύπτει απο την ικανοποίηση της γενικευμένης αρχής της σχετικότητας και της αρχής του Αϊνστάιν, σύμφωνα με την οποία η ταχύτητα του φωτός είναι ίδια για όλους τους αδρανειακούς παρατηρητές, ανεξάρτητα απο τη σχετική τους ταχύτητα. Σύμφωνα με την γενικευμένη αρχή της σχετικότητας, οι φυσικοί νόμοι που ισχύουν σε ένα αδρανειακό σύστημα αναφοράς (δηλαδή ένα μη επιταχυνόμενο σύστημα), έχουν την ίδια μορφή σε οποιοδήποτε άλλο αδρανειακό σύστημα αναφοράς.
Η ειδική θεωρία της σχετικότητας προβλέπει φαινόμενα που αντίκεινται στην καθημερινή μας εμπειρία, ωστόσο έχει επιβεβαιωθεί πειραματικά σε σειρά πειραμάτων, και επιβεβαιώνεται καθημερινά στους σύγχρονους επιταχυντές σωματιδίων.
Η ειδική σχετικότητα συμπληρώθηκε αργότερα από τη γενική σχετικότητα, διατυπωμένη επίσης από τον Αϊνστάιν, που μελετούσε τη βαρύτητα με τον σχετικιστικό φορμαλισμό. Με τη διατύπωση της γενικής σχετικότητας, η Νευτώνεια βαρύτητα έγινε πλέον υποπερίπτωση της σχετικιστικής βαρύτητας, και η κλασική Φυσική ολοκληρώθηκε ως εννοιολογικό πλαίσιο.

Το νετρίνο είναι ένα αφόρτιστο και πολύ ελαφρύ σωματίδιο, του οποίου η ύπαρξη προτάθηκε από τον αυστριακό φυσικό Βόλφγκανγκ Πάουλι, ώστε να ισχύει η αρχή διατήρησης της ορμής και της ενέργειας στην ραδιενεργή εκπομπή ηλεκτρονίων από τον ατομικό πυρήνα, τη λεγόμενη β διάσπαση.
Τα νετρίνα παρατηρήθηκαν δεκαετίες μετά την πρόταση του Πάουλι. Πρόκειται για σωματίδια που αλληλεπιδρούν ασθενώς με την ύλη, συνεπώς είναι πολύ δύσκολο να παρατηρηθούν. Για το λόγο αυτό χρησιμοποιούνται ειδικές πειραματικές διατάξεις, γνωστές ως "τηλεσκόπια νετρίνων", τοποθετημένες βαθιά μέσα σε εγκαταλειμμένα ορυχεία ή στον πυθμένα της θάλασσας, προκειμένου να μην επηρεάζονται από την κοσμική ακτινοβολία· καθώς τα νετρίνα δύσκολα εντοπίζονται, απαιτείται μια τέτοιου είδους "μόνωση" από άλλες αλληλεπιδράσεις, αλλά και το μεγάλο μέγεθος της πειραματικής διάταξης.

Πηγή θεωρίας :Wikipedia