Partikler funnet å reise raskere enn lysets hastighet


Et italiensk eksperiment har avslørt bevis på at grunnleggende partikler kjent som nøytriner kan reise raskere enn lys. Andre forskere er forsiktige med resultatet, men hvis det står nærmere gransking, vil funnet motvirke den mest fundamentale regel av moderne fysikk - at ingenting går raskere enn 299 792 458 meter per sekund. Eksp

Et italiensk eksperiment har avslørt bevis på at grunnleggende partikler kjent som nøytriner kan reise raskere enn lys. Andre forskere er forsiktige med resultatet, men hvis det står nærmere gransking, vil funnet motvirke den mest fundamentale regel av moderne fysikk - at ingenting går raskere enn 299 792 458 meter per sekund.

Eksperimentet kalles OPERA (Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus), og ligger 1.400 meter under jorden i Gran Sasso National Laboratory i Italia. Den er designet for å studere en stråle av nøytriner fra CERN, Europas ledende laboratorium for høy energi fysikk som ligger 730 kilometer unna Genève, Sveits. Neutrinoer er grunnleggende partikler som er elektrisk nøytrale, sjelden interagerer med annet materiale, og har en forsvinner liten masse. Men de er rundt oss - solen produserer så mange nøytriner som et biprodukt av kjernefysiske reaksjoner som mange milliarder går gjennom øyet hvert sekund.

Den 1, 800-tonn OPERA-detektoren er et komplekst utvalg av elektronikk- og fotografiske emulsjonsplater, men det nye resultatet er enkelt - neutrinene kommer 60 nanosekunder raskere enn lysets hastighet tillater. "Vi er sjokkerte, " sier Antonio Ereditato, en fysiker ved universitetet i Bern i Sveits og OPERAs talsmann.

Bryter loven

Tanken om at ingenting kan reise raskere enn lys i vakuum er hjørnestenen til Albert Einsteins spesielle relativitetsteori, som i seg selv danner grunnlaget for moderne fysikk. Hvis neutrinos reiser raskere enn lyshastighet, vil en av de mest grunnleggende antagelser om vitenskap - at fysikkens regler er de samme for alle observatører - bli ugyldiggjort. "Hvis det er sant, så er det virkelig ekstraordinært, " sier John Ellis, en teoretisk fysiker ved CERN.

Ereditato sier at han er trygg nok i det nye resultatet for å gjøre det offentlig. Forskerne hevder å ha målt 730 kilometer-turen mellom CERN og dens detektor innen 20 centimeter. De kan måle tiden på turen til innen 10 nanosekunder, og de har sett effekten i mer enn 16.000 hendelser målt de siste to årene. Gitt alt dette, tror de at resultatet har en betydning av seks-sigma-fysikernes måte å si det er sikkert riktig. Gruppen vil presentere sine resultater 23. september ved CERN, og et preprint av resultatene vil bli lagt ut på fysikkstedet ArXiv.org.

Minst ett annet eksperiment har hatt en lignende effekt før, om enn med et mye lavere selvtillitnivå. I 2007 så eksperimentet med Main Injector Neutrino Oscillation Search (MINOS) i Minnesota nøytrinene fra partikkelfysikkfasiliteten Fermilab i Illinois som kommer litt før planen. På den tiden reduserte MINOS-teamet resultatet, delvis fordi det var for mye usikkerhet i detektorens eksakte posisjon for å være sikker på dens betydning, sier Jenny Thomas, en talskvinne for eksperimentet. Thomas sier at MINOS allerede planlegger mer nøyaktige oppfølgingsforsøk før det siste OPERA-resultatet. "Jeg håper at vi kan få det som går og måle om et år eller to, " sier hun.

Rimelig tvil

Hvis MINOS skulle bekrefte OPERAs funn, ville konsekvensene være enorme. "Hvis du gir opp lysets hastighet, faller konstruksjonen av spesiell relativitet ned, " sier Antonino Zichichi, en teoretisk fysiker og emeritusprofessor ved Universitetet i Bologna, Italia. Zichichi spekulerer på at de "superluminale" neutrinene som oppdages av OPERA, kunne glide gjennom ekstra dimensjoner i rommet, som spådd av teorier som strengteori.

Ellis er imidlertid skeptisk. Mange eksperimenter har søkt etter at partikler reiser raskere enn lyshastighet i fortiden, og har kommet opp tomhendt, sier han. Mest urolig for OPERA er en egen analyse av en puls av nøytriner fra en nærliggende supernova kjent som 1987a. Hvis hastighetene sett av OPERA var oppnåelige av alle nøytriner, ville pulsen fra supernovaen ha vist seg år tidligere enn eksploderende stjernens lysflamm; I stedet kom de i timevis av hverandre. "Det er vanskelig å forene med hva OPERA ser, " sier Ellis.

Ereditato sier at han gleder seg over skepsis fra utenforstående, men legger til at forskerne ikke har kunnet finne noen annen forklaring på deres bemerkelsesverdige resultat. "Når du er i disse forholdene, må du gå til samfunnet, " sier han.

Denne artikkelen er reprodusert med tillatelse fra bladet Nature . Artikkelen ble først publisert 22. september 2011.

Når det kommer til fotosyntese, utfører planter kvantumberegningOceanic Dead Zones Fortsett å spreAstronautene tar første biter av salat vokst i rommetSoaring City SlickersVil fornyet interessen for kjernefysisk kraft gjenopplive uranindustrien?Hva er neste for NASAs nye astronautklasse?Gå FjerdeTopp Sci / Tech Gaver 2003