Νέες θεωρίες αμφισβητούν τα νετρίνα που ταξίδεψαν «ταχύτερα από το φως»

Αναδημοσίευση από το physics4u

Στην αρχή όλοι έμειναν με ανοιχτό το στόμα, τώρα όμως πολλοί φυσικοί βάζουν στο μικροσκόπιο τον ισχυρισμό για τα φευγαλέα σωματίδια που ξεπερνούν σε ταχύτητα το φως: τα αποτελέσματα ίσως ήταν λανθασμένα επειδή τα ρολόγια που χρονομέτρησαν τα νετρίνα επηρεάστηκαν από διακυμάνσεις της βαρύτητας, υπολογίζουν τώρα ανεξάρτητοι ερευνητές.

Στο πασίγνωστο πλέον πείραμα ΟPERA, μια δέσμη νετρίνων -σωματιδίων σχεδόν χωρίς μάζα που σπάνια αλληλεπιδρούν με την κανονική ύλη- διένυσε την απόσταση από τα εργαστήρια του CERN, στα σύνορα Γαλλίας-Ελβετίας, μέχρι το ιταλικό Εθνικό Εργαστήριο του Γκραν Σάσο, μια απόσταση 731 χιλιομέτρων.

Τα νετρίνα ολοκλήρωσαν το ταξίδι 60 νανοδευτερόλεπτα πιο γρήγορα από το φως, ανακοίνωσαν ενθουσιασμένοι οι ερευνητές, επισημαίνοντας ότι οι παρατηρήσεις τους έχουν τυπική απόκκλιση ίση με 6. Στη σωματιδιακή φυσική, τα συμπεράσματα με τυπική απόκλιση 5 και πάνω θεωρούνται γενικά αξιόπιστα.

Από την ανακοίνωση της ομάδας OPERA στις 22 Σεπτεμβρίου περισσότερα από 30 άρθρα που επιχειρούν να εξηγήσουν τις παρατηρήσεις με διαφορετικό τρόπο έχουν αναρτηθεί στην ηλεκτρονική υπηρεσία προέκδοσης ArXiv.org.

H πρώτη από αυτές τις δημοσιεύσεις αναρτήθηκε μόλις στις 28 Σεπτεμβρίου από τον Carlo Contaldi του Imperial College στο Λονδίνο.

Ο Contaldi παραδέχεται τώρα ότι ορισμένες από τις υποθέσεις στις οποίες βασίστηκε δεν ευσταθούν. Επιμένει όμως ότι το τελικό του συμπέρασμα μπορεί να ισχύει.

Ο ερευνητής εκτιμά ότι η χρονομέτρηση των νετρίνων ήταν λανθασμένη επειδή δεν συνεκτίμησε ένα φαινόμενο που προβλέπει η Γενική Σχετικότητα του Αϊνστάιν: ο χρόνος τρέχει πιο γρήγορα όταν η δύναμη της βαρύτητας αυξάνεται.

Το CERN βρίσκεται πιο κοντά στο κέντρο της Γης από ό,τι στο Γκραν Σάσο, και δέχεται μικρότερη έλξη από τη βαρύτητα, οπότε ο χρόνος στο μεγάλο ευρωπαϊκό εργαστήριο τρέχει λίγο πιο αργά.

Τα νετρίνα χρονομετρήθηκαν με δύο ρολόγια, στην αρχή και το τέλος της διαδρομής, τα οποία είχαν συγχρονιστεί μεταξύ τους επικοινωνόντας με έναν δορυφόρο του συστήματος GPS. Ωστόσο αυτός ο συγχρονισμός δεν ακυρώνει τη διαστολή του χρόνου, υποστηρίζει ο Contaldi.

Σύμφωνα με τον ίδιο, το φαινόμενο αυτό θα μείωνε την αξιοπιστία των παρατηρήσεων στις 2 με 3 μονάδες τυπικής απόκλισης -αρκετά ώστε να υποβαθμίσει την αξιοπιστία των πειραμάτων.

Οι ερευνητές του OPERA υποστηρίζουν από την πλευρά τους ότι ο Contaldi δεν έχει κατανοήσει καλά πώς συγχρονίστηκαν τα ρολόγια. Υπόσχονται μάλιστα να αναθεωρήσουν την αρχική δημοσίευση ώστε να δώσουν μια πιο καθαρή εικόνα για τη μεθοδολογία τους.

Αμφισβήτηση

Οι Andrew Cohen και Sheldon Glashow σε ένα άρθρο τους  αναφέρουν τα εξής: “Σύμφωνα με την ανακοίνωση της ομάδας του πειράματος OPERA, νετρίνα του μιονίου, με μέση ενέργεια 17.5 GeV, διέσχισαν την απόσταση των 730 km από το CERN στο Gran Sasso, και βρέθηκε ότι κινήθηκαν με ταχύτητα μεγαλύτερη της ταχύτητας του φωτός κατά 7,5 km/s.

Όμως αποδεικνύεται ότι, αν υποθέσουμε την ύπαρξη τέτοιων υπερφωτεινών νετρίνων, τότε αυτά θα χάνουν την ενέργειά τους γρήγορα, εξαιτίας της δημιουργίας των ζευγών ηλεκτρονίου-ποζιτρονίου:

ν_μ→ν_μ+e⁺+e^-

Οι υπολογισμοί δείχνουν ότι τα περισσότερα νετρίνα θα έπρεπε να υποστούν αρκετές εκπομπές ζευγών στη διαδρομή, με αποτέλεσμα η δέσμη να απογυμνώνεται από τα υψηλής ενέργειας νετρίνα. Και ως εκ τούτου αμφισβητoύμε το αποτέλεσμα του OPERA.”

Η ακτινοβολία Cerenkov (φωτόνια από ένα φορτισμένο σωμάτιο το οποίο φαίνεται να ταξιδεύει με ταχύτητα μεγαλύτερη του φωτός) μοιάζει με την ακτινοβολία ηλεκτρονίου-ποζιτρονίου που προέρχεται από τα υπερφωτεινά νετρίνα

Στο μεταξύ, όμως, άλλοι φυσικοί προτείνουν κι άλλους μηχανισμούς που θα μπορούσαν να είχαν αλλοιώσει τα αποτελέσματα του OPERA.

Ένας από αυτούς είναι ο Gilles Henri του Ινστιτούτου Πλανητικής Επιστήμης και Αστροφυσικής της Γκρενόμπλ, ο οποίος υποστηρίζει ότι οι διακυμάνσεις στη δέσμη των νετρονίων ενδέχεται να μείωσαν την πιθανότητα ανίχνευσής τους στο Γκραν Σάσο.

Και αυτό θα σήμαινε ότι η αβεβαιότητα όσον αφορά τον υπολογισμό του χρόνου του ταξιδιού θα ήταν υπερβολικά μεγάλη για να οδηγεί σε αξιόπιστα συμπεράσματα, ικανά να αλλάξουν τη σύγχρονη φυσική.

Πηγή: in.gr – PhysOrg – UniverseToDay