Čudni, brži od svetla neutrini koje je CERN mislio da je video, izgleda da su usporili do brzine dovoljne za očuvanje zakona fizike koji su nam do sada bili poznati.
U septembru su fizičari sproveli eksperiment u kom su poslali veliki broj neutrina iz Švajcarke u Italiju i merili koliko im je potrebno da pređu ovaj put. U preko 15.000 experimenata neutrini su stizali za 60 nanosekundi, što znači 60 nanosekundi brže od brzine svetlosti. Ajnštajnova teorija relativiteta tvrdi da je ovo nemoguće - ništa ne može da putuje brže od svetlosti.
(CERN: Poljuljani osnovni zakoni fizike)
Činjenica da je eksperiment toliko puta pokazao iste rezultate sugeriše da je jedna od 2 stvari istinita: Ili su neutrini zaista u mogućnosti da putuju brže od svetlosti, čime se otvara novo poglavlje fizike, ili u eksperimentu postoji neka fundamentalna greška, što je verovatnije.
Eksperiment
Neutrini se kreću veoma veoma brzo i razdaljina koju su prešli u ovom eksperimentu nije bila previše velika za njih, svega 730 km. To znači, da bi otkrili koliko je zaista neutrinima potrebno da pređu neki put, potrebno je precizno znati 2 stvari - razdaljinu između 2 tačke i vreme u koje su neutrini napustili prvu poziciju (izvor) i stigli na drugu (detektor).
U svom eksperimentu CERN je koristio GPS za sva merenja. Morali su da izračunaju brojne različite varijable kako bi to uradili i vrlo je moguće da su zaboravili kritičnu stvar - relativitet.
Sve je relativno
Relativitet je zaista vrlo čudnovat. Kaže da stvari kao što su vreme i razdaljina mogu da variraju u zavisnosti kako ih posmatrate, naročito ako se krećete veoma brzo u odnosu na nešto drugo. U slučaju neutrina postoje 2 stvari o kojima moramo da se zapitamo: detektori na zemlji koji su merili kada su neutrini krenuli i stigli i GPS sateliti u svemiru koji su se koristili kao osnova za sva merenja. Kako se sateliti nalaze u orbiti Zemlje i pomeraju se brže od detektora, možemo videti da su u različitom „referentnom okviru“, što znali da je pokret satelite znatno drugačiji od pokreta na Zemlji.
Delimično zbog relativiteta, nijedna od ovih referenci nije u potpunosti „tačna“. Iz naše perspektive sa Zemlje, sateliti jure oko orbite brzinom od oko 14.500 km/h. Ali iz perspektive satelita, Zemlja juri podjednako brzo i razlika u vektorima brzine između ova dva referentna okivira je dovoljno velika da mogu da se dese razne čudne stvari.
Satelitska perspektiva
Kako bismo razumeli na koji način relativitet utiče na eksperiment neutrina, potrebno je da zamislimo da visimo na jednom od GPS satelita i gledamo Zemlju kako promilče pod nama. Zapamtite da se iz referencijskog ukvira nekoga na satelitu mi ne pomeramo, već Zemlja. Kako ekspreiment odmiče, počinjemo da merimo vreme neutrina izvora u Švajcarskoj.
U međuvremenu, detektor u Italiji se pomera istom brzinom kao i ostatak Zemlje i iz naše perspektive, pomera se ka izvoru. To znači da će neutrini imati znatno kraći put da pređu nego što se to čini u samom eksprimentu. Prestajemo da merimo vreme neutrinima onog trenutka kada stignu u Italiju i shvatamo da su se kretali brzinom koja je utešno manja od brzine svetlosti.
Međutim, kada oni na Zemlji pogledaju vreme polaska i dolaska, sve izgleda drugačije i naučnici uviđaju da brojevi nemaju smisla. Neutrini nisu nikako mogli da prođu tu razdaljinu merenu sa zemlje i sa satelita, a da se ne kreću brzinom svetlosti.
Brže od svetlosti !?
Pad Ajnštajnove teorije?
Provera brzine neutrina!
U tom slučaju su naučnici potpuno u pravu, jer razdaljina koju neutrini treba da pređu u njihovim referencijalnim okvirima duža je od one koju prelaze u našim okvirima, jer se merenjem sa satelita detektor pomera ka izvoru. Zato je potrebno u proračun uključiti relativitet kako bi se došlo do preciznijih rezultata.
Istraživači sa Univerziteta Groningen u Holandiji pristupili su proračunu kolikog je uticaja relativitet imao na ovaj eksperiment i otkrili da bi tačna kompenzacija iznosila dodatne 32 nanosekunde na svakom kraju. Sve ove pretpostavke još uvek treba preispitati i potvrditi, ali za sada izgleda kao da je terorija relativiteta ne samo sigurna, već i još jednom potvrđena.