Физики повторят эксперимент, опровергнувший теорию относительности Эйнштейна

Об этом в комментарии РИА Новости сообщила участница проекта Наталья Полухина, глава лаборатории элементарных частиц Физического института имени Лебедева Российской академии наук (ФИАН).

Как известно, в конце сентября 2011 года физики коллаборации OPERA, участники одноименного эксперимента по исследованию осцилляций нейтрино, заявили, что измеренная ими скорость этих частиц превысила скорость света. По оценкам ученых, нейтрино пролетали 730 километров от ускорителя SPS в ЦЕРНе на территории Швейцарии до подземного детектора в тоннеле Гран-Сассо (Италия) в среднем на 60 наносекунд быстрее, чем предполагали расчеты.

Это вызвало поток сообщений в прессе об "опровержении" теории относительности Эйнштейна. Вместе с тем, сами авторы сенсации относятся к своему результату крайне осторожно и склонны полагать, что речь идет о каких-то еще не замеченных искажениях. Многие физики в настоящее время ведут поиск возможных ошибок и погрешностей в оценках скорости нейтрино.

"Сейчас все члены коллаборации имеют возможность проверить и пересчитать данные, по которым был получен этот результат. После семинара 23 сентября (когда было официально объявлено о полученных результатах) в коллаборацию пришло уже больше 2 тысяч предложений о том, где могут скрываться возможные ошибки и неточности, и множество теоретических предположений, которые могут объяснить этот эффект", - сказала Полухина.

Статья о сверхсветовых нейтрино была выложена на сайте электронной библиотеки Корнеллского университета, однако официальной публикации - в рецензируемом научном журнале - до сих пор не было. По словам Полухиной, совет коллаборации принял решение о публикации, однако до этого момента ученые намерены перепроверить свой результат.

"Если он правильный то это, конечно, все переворачивает. Но все-таки мы в первую очередь ищем какую-то неучтенную погрешность в измерениях. Примерно до 15 ноября будут проводиться повторные измерения на детекторе нейтрино, но с несколько измененными параметрами пучка", - сказала собеседница агентства.

В эксперименте OPERA протоны, разогнанные в ЦЕРНе на протонном суперсинхротроне SPS до энергии 400 гигаэлектронвольт, ударяют в графитовую мишень, порождая мезоны и каоны. Эти частицы летят по километровому вакуумному туннелю в процессе распада, порождая нейтрино, которые, в свою очередь, отправляются в 730-километровое путешествие сквозь земную толщу до лаборатории в туннеле Гран-Сассо, где их встречает детектор.

Для определения скорости нейтрино необходимо измерить путь и время прохождения частицей этого пути. Расстояние между ЦЕРНом и детектором ОПЕРА (732 километра) измеряется с точностью 20 сантиметров, а время прихода нейтрино - с точностью 10 нс. Используя такие усредненные данные о 16000 нейтрино, был получен результат о превышении скорости света на 60 нс.

Ученые использовали протонные импульсы длительностью 10 микросекунд, содержащие пять наносекундных сбросов пучка. Однако теперь они намерены использовать более короткие импульсы продолжительностью 1-2 наносекунды с паузами в 500 наносекуд, чтобы получить более "четкий" фронт нейтринной волны и исключить возможные ошибки.

"Этот эксперимент идет уже сейчас, он будет идти пару недель, пока он не закончится, публикации не будет, возможно, появится что-то новое, и мы сможем уточненные данные включить в статью", - сказала Полухина.

По ее словам, участники других нейтринных экспериментов также намерены попробовать повторить "сверхсветовой" результат. В частности, подготовку к этому ведут участники проекта MINOS (Main Injector Neutrino Oscillation Search), работающие на одноименном детекторе, установленном в шахте в штате Миннесота, получающем нейтрино от инжектора в штате Иллинойс на площадке Национальной лаборатории имени Ферми.

"Они начинают готовить систему более точного измерения времени и расстояния, и обещают через пять-шесть месяцев сообщить результат", - сказала Полухина.

Говоря о возможных теоретических объяснениях сверхсветового эффекта, она отметила, что одним из них может стать гипотеза Геннадия Волкова, которая связывает скорость нейтрино с их энергией.

Многие ученые, скептически относящиеся к результату OPERA, напоминают, что в феврале 1987 году во время вспышки сверхновой SN1987A в Большом Магеллановом облаке были зарегистрированы нейтрино, которые пришли за несколько часов до светового импульса. Однако с учетом того, что сверхновая расположена на расстоянии 168 тысяч световых лет, это означает, что разница между скоростью нейтрино и скоростью света не превышает миллиардных долей, что в десятки тысяч раз меньше различия в результате OPERA.

Согласно, в частности, гипотезе Волкова, превышение скорости света может быть связано с энергией нейтрино, что может быть использовано для объяснения полученных данных (практическое отсутствие превышения скорости света по результатам сверхновой и превышение в эксперименте ОПЕРА): энергия нейтрино, пришедших от сверхновой SN1987A, составляла всего около 10 мегаэлектронвольт, а в эксперименте OPERA - 17 гигаэлектронвольт.

"Однако, предсказания этой теории, также как и множество других высказанных гипотез для объяснения эффекта превышения скорости света, требует такого же внимательного рассмотрения и обсуждения, как и экспериментальные результаты. Именно поэтому авторы работы предложили свой результат для обсуждения широкой аудитории, не касаясь пока возможных теоретических аспектов", - сказала Полухина.