Znanost ZNANSTVENICI NA NOGAMA

Je li riješen misterij neutrina bržih od svjetlosti?

Nizozemski znanstvenik Ronald van Elburg u petak je objavio da smatra da je uspio riješiti misterij neutrina koji, protivno predviđanjima teorije relativnosti, putuju brže od svjetlosti te da njegov izračun samo potvrđuje da je Einstein bio u pravu

Od konferencije za novinare na kojoj su fizičari objavili rezultate mjerenja koji su pokazali da neutrini iz CERN-a u Švicarskoj do eksperimenta Opera u Italiji stižu 60 nanosekundi prije nego što bi trebali kada bi putovali najvećom mogućom brzinom - brzinom svjetlosti - prošla su tri tjedna. Vijest je izazvala veliko uzbuđenje u znanstvenoj zajednici. U kratkom vremenu na tu temu objavljeno je više od 80 radova koji su pokušali objasniti misterij, a većina njih temelji se na ideji da je u eksperimentu došlo do nekog previda.

Gdje se potkrala greška?

Prema Ronaldu van Elburgu sa Sveučilišta u Groningenu, greška je nastala zato što fizičari Opere u svojim proračunima nisu u obzir uzeli relativističke efekte u mjerenju vremena.

Ako želimo izračunati brzinu nekog objekta, dovoljno je znati udaljenost na koju putuje i vrijeme koje mu je potrebno za to putovanje - brzina 'v' je put 's' kroz vrijeme 't' (v = s/t). U slučaju eksperimenta Opera, mjesto na kojem se stvaraju neutrini u CERN-u relativno je lako odrediti GPS-om. Položaj laboratorija u Gran Sassu u Italiji malo je teže locirati jer se nalazi ispod planine visoke jedan kilometar. Znanstvenici Opere tvrde da su udaljenost od 730 km izmjerili s preciznošću od 20 cm, što je dovoljno za točnost eksperimenta.

Mjerenje vremena putovanja neutrina malo je veći problem, no tim iz Opere tvrdi da je svojim preciznim satovima postavljenima na oba kraja staze točno utvrdio trenutak nastanka neutrina, kao i trenutak kada su oni stigli do detektora.

Međutim, Van Elburg ističe da je ključ problema u pravilnoj sinkronizaciji satova. Ona se obavlja pomoću GPS satelita koji šalju vrlo točne vremenske signale iz Zemljine orbite s visine od oko 20.000 km. To u izračun uvodi brojne dodatne komplikacije koje treba uzeti u obzir, kao što je vrijeme putovanja GPS signala do tla. Prema Van Elburgu, čini se da su fizičari Opere pogriješili upravo u tom segmentu, odnosno da su previdjeli relativističko kretanje GPS satova. Logično je pretpostaviti da kretanje satelita nije bitno. Radiovalovi koji nose signal putuju brzinom svjetlosti koja je prema teoriji relativnosti uvijek ista, bez obzira na brzinu kojom se sateliti kreću. No tu postoji i jedan 'fini' problem. Za razliku od brzine svjetlosti, brzina rada satova ovisi o kretanju. Naime, eksperiment se odvija na Zemlji, a satovi se nalaze u orbiti. Prema teoriji relativnosti, vrijeme različito protječe za promatrače koji se kreću jedan u odnosu na drugoga – to vrlo slikovito opisuje poznati paradoks blizanaca koji stare različitim brzinama kada se jedan od njih kreće.

Kako se sateliti kreću u odnosu na eksperiment Opera? Njihove putanje postavljene su pod kutom od 55 stupnjeva u odnosu na ekvator. To olakšava računicu jer je približno isti smjer kojim se kreću neutrini na svojim stazama. Iz perspektive GPS satelita položaji izvora neutrina i detektora se mijenjaju. 'Iz perspektive sata detektor se kreće prema izvoru neutrina te je udaljenost koju čestice prelaze kraća nego što se mjeri iz perspektive na Zemlji', rekao je Van Elburg, koji smatra da je Operin tim previdio tu činjenicu jer je razmišljao o satovima  kao da su postavljeni na tlu, a ne u orbiti.

Kolika je veličina tog efekta? Van Elburg je izračunao da bi zbog njega neutrini trebali stići na cilj 32 nanosekunde ranije. No to vrijeme treba pomnožiti s dva, jer ista greška nastaje na oba kraja eksperimenta – na izvoru neutrina, kao i na njihovu cilju, detektoru. Drugim riječima, ukupna korekcija trebala bi biti 64 nanosekunde, što gotovo savršeno odgovara pogrešci koju je zabilježila Opera.

Dr. Ljubičić: Imali smo satove u vidu

To otkriće je vrlo zanimljivo, međutim trebat će proći temeljite provjere prije nego što ga znanstvena zajednica prihvati – ili odbaci.

Voditelj hrvatskog tima u eksperimentu Opera, dr. Ante Ljubičić kaže da to nije prva studija koja je predložila takvo rješenje. 'Već smo razmotrili slične ideje i pokazali da smo u svojim proračunima vodili računa o relativističkom vremenu. Odgovorili smo na primjedbe i odbacili ih, tako da problem neutrina bržih od svjetlosti i dalje ostaje neriješen', rekao je za tportal dr. Ljubičić.

Čini se, dakle, da dosadašnjih 80-ak studija i nekoliko tjedana promišljanja svjetskih znanstvenika ipak nije dovoljno da bi se misterij neutrina bržih od svjetlosti mogao smatrati konačno riješenim.
  • Sviđa vam se članak? Preporučite ga prijateljima putem ovih servisa:
  • Pošaljite mailom
Čitajte još