Komoly csapás a fénynél gyorsabb neutrínókra

Már több kritika is megjelent a fénysebességet állítólag átlépő neutrínók ellen, amelyek alapjaiban ráznák meg a modern fizikát.

Mint arról idén szeptemberben beszámoltunk, fizikusok bejelentése szerint a neutrínó nevű részecskék átlépték a fénysebességet, annak húszmilliomod részével. A bejelentés azonnal nagy szakmai vitákat váltott ki: ha ugyanis sikerül igazolni az eredményt, akkor megdől a fizika egyik alaptörvénye és Einstein speciális relativitáselmélete (a részleteket lásd korábbi cikkünkben).

Egy október 17-én az arXiv.org oldalon megjelent és a Physical Review Lettersben rövidesen megjelenő tanulmány máris komoly érveket hoz fel a fénynél gyorsabb neutrínók ellen. Andrew Cohen és a Nobel-díjas Sheldon Glashow, a Boston University fizikusai szerint ha a jelenség valóban fellépett volna, akkor annak nyomait látni kellene a neutrínók energiavesztésében, erre utaló nyomok azonban nincsenek - írja a Science hírszolgálata.

Mint azt korábban leírtuk, az OPERA nevű kísérletben neutrínók száguldanak a genfi CERN-ből a Rómától délre fekvő Gran Sasso föld alatti laboratóriuma felé, 730 kilométer hosszan a földkéregben. Ennek a neutrínónyalábnak a vizsgálata során mérték a fénysebességnél nagyobb értéket.

Az elmélet szerint a földkéregben haladó neutrínóknak - bármennyire is nagy az áthatolóképességük - energiát kellett volna veszíteniük a földkéregben való haladásuk közben. Ehhez hasonló jelenséget régóta vizsgálnak vízben és más anyagokban, amelyekben a fény sebessége kisebb, mint a világűrben.

Az energiavesztést, illetve az abból adódó sugárzást (Cserenkov-sugárzás) sem az OPERA, sem a másik Gran Sasso-kísérlet, az ICARUS nem mérte. "Eléggé meg vagyunk győződve arról, hogy a kísérlet rossz" - mondta Sheldon Glashow a Science hírszolgálatának az OPERA-kísérletről.

"A bejelentés óta több kritika is megjelent a fénynél gyorsabb neutrínók ellen, de egyik sem igazán meggyőző, bár a kísérlet eredményében magam is kételkedem. A részecskeelmélet egyik legnagyobb alakja, a Nobel-díjas Glashow szerint az OPERA-kísérlet nyilvánvalóan hibás, mert a fénysebességnél gyorsabb neutrínónak, amennyiben léteznek, sugárzással el kellene veszteniük az energiájukat. Ez azért furcsa, mert a neutrínó semleges részecske, és eddig Cserenkov-sugárzást csak elektromosan töltött részecskére figyeltek meg" - mondja Horváth Dezső, MTA KFKI RMKI és az ATOMKI részecskefizikusa.

A kísérleti eredmények ellenőrzése során megvizsgálják az OPERA által használt két atomórát is. Felmerült, hogy Einstein általános relativitáselmélete miatt a két óra nem egységesen "jár", az egyikre ugyanis nagyobb gravitációs erő hat, mint a másikra.

"Érdekes a groningeni Ronald van Elburg ellenvetése, de számomra nem igazán meggyőző. Feltételezi ugyanis, hogy egyetlen GPS műhold adja a két jelet és az a CERN-Gran Sasso vonalon mozog. Relativisztikus hatás miatt a gyorsan mozgó GPS 32 nanoszekundummal rövidebb időt jelezne, mint a földhöz rögzített órák. "Valójában nagyon valószínűtlen, hogy a sok lehetségesből mindegyik ugyanazt a műholdat lássa 730 kilométerről, és hogy az éppen a két laboratórium közötti egyenesen mozogjon." A GPS-helymeghatározás egyszerre legalább 4 műholdra épít, és azok igen gyorsan mozognak, különböző irányban. Ha az egyik neutrínó repülési idejének meghatározásánál tényleg volna egy olyan nagy, 32 nanoszekundumos hiba, az a következő neutrínónál biztosan más érték volna, esetleg éppen ellenkező irányú, és így legfeljebb kissé növelné a mérés szisztematikus bizonytalanságát, de nem lehetne hozzáadni a mért átlagos értékhez, ahogy a szerző feltételezi. A 32 32 nanoszekundumos különbség nagynak tekintendő, hiszen a fény az alatt csaknem 10 métert tesz meg, és a GPS igazi (katonai) pontossága annál sokkal jobb" - mondja Horváth Dezső.