Τα νετρίνα που ταξιδεύουν ταχύτερα και από το φως δεν μπορούν να ησυχάσουν. Σε περίπτωση που όντως υπάρχουν δεν θα περιφρονούν μόνο την ειδική θεωρία της σχετικότητας, αλλά και την βασική αρχή ότι η ενέργεια διατηρείται στο σύμπαν. Αυτό σημαίνει ότι είτε τα υπερφωτεινά νετρίνο δεν υπάρχουν ή ότι θα βγει μια νέα φυσική που θα ανταποκρίνεται σε αυτούς τους...δύο ισχυρισμούς.
Μια ομάδα φυσικών του Πανεπιστημίου του Τελ Αβίβ υποστηρίζει ότι τα υπερφωτεινά νετρίνα θα μπορούσαν να αμφισβητήσουν και την αρχή της διατήρησης της ενέργειας. «Αυτή όμως είναι ένα ιερό αξίωμα που έχει ελεγχθεί με πάρα πολλούς τρόπους», λέει ο Shmuel Nussinov από το ίδιο πανεπιστήμιο.
Τα νετρίνα αυτά γεννήθηκαν σε έναν επιταχυντή σωματιδίων στο CERN, όταν πρωτόνια χτύπησαν πάνω σε ένα σταθερό στόχο και δημιουργήθηκε ένας πίδακας από ασταθή σωματίδια, τα λεγόμενα πιόνια. Κάθε πιόνιο όμως διασπάται γρήγορα σε δύο ένα νετρίνα και ένα βαρύτερο σωματίδιο που ονομάζεται μιόνιο.
Τα μιόνια σταμάτησαν στο τέλος μιας σήραγγας, αλλά τα νετρίνα, που διαφεύγουν της προσοχής μας σαν τα φαντάσματα, συνέχισαν άλλα 730 χιλιόμετρα μέσα από τη γη προς τις εγκαταστάσεις του πειράματος OPERA.
Άνιση κληρονομιά
Τα νετρίνα φαινομενικά ξεπέρασαν το φως κατά 60 νανοδευτερόλεπτα (έφτασαν πιο γρήγορα από αυτό). Αλλά αν η ενέργεια διατηρείται – δηλαδή, αν τα θυγατρικά σωματίδια μιόνιο και νετρίνο έχουν μαζί την ίδια ποσότητα ενέργειας με το πιόνιο από το οποίο προέρχονται, τότε τα νετρίνα δεν θα μπορούσαν να πάνε τόσο γρήγορα, υποστηρίζει η ομάδα.
Αυτό συμβαίνει γιατί οι κανόνες για την μεταβιβαζόμενη ενέργεια εφαρμόζονται διαφορετικά για τα αργά σωματίδια και διαφορετικά για αυτά που κινούνται κοντά στην ταχύτητα του φωτός. Εάν τα νετρίνα άρχισαν στη ζωή τους να κινούνται ταχύτερα από το φως, τότε τα πιο αργά μιόνια θα πρέπει να έχουν πάρει τη μερίδα του λέοντος της ενέργειας από τα γονικά σωματίδια (πιόνια).
"Είναι σαν ένας πολύ πλούσιος πατέρας με δύο γιούς, που ο ένας θέλει να πάρει την επιχείρηση και να συνεχίσει με τους κανόνες που υπάρχουν, και ο άλλος είναι ένα μαύρο πρόβατο”, λέει ο Nussinov. «Αυτός κληροδοτεί τα πάντα στον καλό γιο, και δεν δίνει στο άλλο κυριολεκτικά τίποτα.»
Η ενέργεια που είναι διαθέσιμη για τα υπερφωτεινά νετρίνα από τα πιόνια του CERN είναι πολύ μικρή κατά έναν παράγοντα 10, για να εξηγήσει τις ταχύτητες που αναφέρθηκαν, υποστηρίζει η ομάδα από το Τελ Αβίβ.
Μήπως θα μπορούσαν τα νετρίνα να έχουν ξεκίνησε αργά, με αποτέλεσμα να πάρουν ένα μεγαλύτερο μερίδιο της κληρονομιάς, και στη συνέχεια να κινηθούν με πιο γοργούς ρυθμούς με κάποιο τρόπο; Ενδεχομένως, αλλά ο Nussinov θεωρεί ότι αυτό είναι απίθανο, επειδή τα νετρίνα συνήθως δεν αλληλεπιδρούν με κανένα άλλο σωματίδιο, γεγονός που καθιστά δύσκολο να καταλάβει κανείς τι θα μπορούσε να τα κάνει να επιταχύνουν.
«Η απόλυτη αντίφαση»
Αυτή η άνιση κληρονομιά της ενέργειας είναι ακόμη πιο έντονη αν το μητρικό πιόνιο έχει περισσότερη ενέργεια – όσο πιο ενεργητικό είναι το πιόνιο, τόσο περισσότερη ενέργεια δίνει στον μιόνιο!.
Αυτό μπορεί να το δούμε στα ατμοσφαιρικά πιόνια, τα οποία παράγονται όταν οι κοσμικές ακτίνες κτυπήσουν τα μόρια στην ατμόσφαιρα. Τα ατμοσφαιρικά πιόνια έχουν 100 έως 1000 φορές περισσότερη ενέργεια από ό,τι τα πιόνια που παράγονται στο CERN, και τα θυγατρικά μιόνια και νετρίνα έχουν αντίστοιχα υψηλές ενέργειες.
Εάν τα νετρίνα μπορούν όντως να ξεπεράσουν το φως όσο προτείνει η μέτρηση στο OPERA, τότε τα ατμοσφαιρικά πιόνια πρέπει να διασπώνται πλήρως σε μιόνια και καθόλου σε νετρίνα. Ο δε περιορισμός του τρόπου διάσπασης των πιονίων σημαίνει πως αυτά πρέπει να διασπώνται λιγότερο συχνά, και η ομάδα υπολογίζει ότι θα πρέπει να κτυπούν στη Γη προτού να έχουν την ευκαιρία να αποσυντεθούν. Στην περίπτωση αυτή, δεν θα πρέπει να βλέπουμε κανένα υψηλής ενέργειας μιόνιο ή νετρίνο στην ατμόσφαιρα.
Αλλά τα βλέπουμε. Πειράματα όπως το IceCube με νετρίνα στο Νότιο Πόλο έχουν δει υψηλής ενέργειας νετρίνα από την ατμόσφαιρα – και δισεκατομμύρια μιόνια.
«Έχουμε την απόλυτη αντίφαση εκεί,» λέει ο Nussinov. «Γνωρίζουμε ότι υπάρχουν πολλά, πάρα πολλά νετρίνα που παράγονται με υψηλή ενέργεια.»
Εξωτικές εξηγήσεις
Η πιο πάνω εξήγηση προστίθεται σε ένα αυξανόμενο κατάλογο από θεωρητικά κτυπήματα ενάντια στα νετρίνα που κινούνται πιο γρήγορα από το φως. Οι πιο δημοφιλείς εξηγήσεις μέχρι στιγμής υποστηρίζουν ότι αν τα σωματίδια έσπασαν ποτέ την ταχύτητα του φωτός, γρήγορα θα ακτινοβολούν την ενέργειά τους και έτσι θα επιβραδυνθούν.
"Εμείς λέμε ότι ενεργητικά νετρίνα αυτού του τύπου δεν πρόκειται ποτέ να γεννηθούν. Και υποστηρίζουμε, πως αν έχουν γεννηθεί, θα πεθάνουν γρήγορα,» εξηγεί ο Nussinov.
Και τα δύο επιχειρήματα είναι ανησυχητικά, συμφωνεί το μέλος της ομάδας OPERA Luca Stanco, ο οποίος δεν είχε υπογράψει την αρχική έκδοση της δημοσίευσης, επειδή πίστευε ότι ήταν πολύ προκαταρκτικά τα δεδομένα.
"Εξ αιτίας αυτού, μπορείτε να καταλάβετε ότι η φυσική κοινότητα (και ο εαυτός μου, κυρίως) εξακολουθεί να βρίσκεται σε αρκετά δύσκολη θέση από τη μέτρηση του OPERA: δεν ταιριάζει σε οποιοδήποτε γνωστό πλαίσιο φυσικής πλέον," λέει. «Χρειαζόμαστε επειγόντως μια ανεξάρτητη επιβεβαίωση της μέτρησης του Opera».
Αν η μέτρηση και πάλι κρατηθεί, η μόνη διέξοδος για την εξήγηση της είναι να σπάσουν όλοι οις κανόνες, υποστηρίζει ο Nussinov. «Θα ήθελα πάρα πολύ το αποτέλεσμα να είναι αλήθεια, αλλά απλώς δεν συνάδει με τις βασικές θεωρίες με τα βασικά πράγματα,» λέει. "Ο μόνος τρόπος για να αποφευχθεί αυτό είναι να υποθέσουμε ότι πήγαν σε άλλες διαστάσεις ή κάτι τέτοιο."
Πηγή: New Scientist
(από physics4u)
0 σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου