(Nieco) szybciej niż światło

(Nieco) szybciej niż światłoOriginal Press Release
Naukowcy eksperymentu OPERA, który obserwuje wiązki neutrin emitowane z CERN w oddalonym o 730 km włoskim laboratorium INFN Gran Sasso, przedstawili najnowsze wyniki podczas seminarium w CERN.

Kiedy w wyniku eksperymentu uzyskujemy pozornie nieprawdopodobny wynik a nie potrafimy wyjaśnić go za pomocą artefaktów pomiarowych, normalną procedurą jest zaproszenie innych naukowców do poddania go weryfikacji, i to właśnie – w ramach dobrej praktyki naukowej – robi konsorcjum OPERA. Jeśli jednak pomiar zostanie niezależnie potwierdzony, może to zmienić nasz poglądy na fizykę. Jednak najpierw musimy być pewni, że nie istnieją inne, bardziej przyziemne, wyjaśnienia. A to będzie wymagało niezależnych pomiarów.

Sergio Bertolucci
CERN

Uzsyakne przez OPERA wyniki stoją w sprzeczności z przyjętymi prawami nauki, jednak postępy w nauce często były wynikiem podważenia ustalonych paradygmatów. To dlatego od lat teorie Einsteina poddawane są testom weryfikującym ich poprawność. Jak dotąd zdały wszystkie te egzaminy. Między innymi dlatego naukowcy sądzą, że mało prawdopodobna wydaje się konieczność modyfikowania teorii względności w efekcie nowego odkrycia, ale też tym bardziej istotne jest zweryfikowanie uzyskanych wyników.

„Ten wynik był dla nas kompletnym zaskoczeniem „- mówi Antonio Ereditato z Uniwersytetu w Bernie, rzecznik OPERA. -” Po wielu miesiącach badań i krzyżowych kontroli nie stwierdziliśmy żadnych błędów instrumentalny, którymi można by wytłumaczyć wynik pomiaru. Choć naukowcy OPERA będą kontynuować badania, mamy również nadzieję, że zostaną wykonane niezależne pomiary, które pozwolą w pełni ocenić charakter tego zjawiska.”

W celu weryfikacji wyników, konsorcjum OPERA nawiązało współpracę z ekspertami w dziedzinie metrologii z CERN i innych instytucji celem wykonania weryfikacji pomiarów odległości między źródłem a detektorem, oraz czasu lotu neutrin. Odległość między źródłem wiązki neutrin i OPERA został mierzony z dokładnością 20 cm na odległości 730 km. Czas podróży neutrin lotu została ustalona z dokładnością do mniej niż 10 nanosekund za pomocą zaawansowanych narzędzi, w tym zaawansowane systemy GPS i zegary atomowe. Czasy reakcji wszystkich elementów źródła wiązki CNGS i detektora OPERA zostały także zmierzone z dużą dokładnością.

„Ustaliliśmy synchronizację między CERN i Gran Sasso dającą dokładność nanosekund, jak również zmierzyliśmy odległość między dwoma tymi miejscami z dokładnością 20 centymetrów”-  mówi Dario Autiero, CNRS. -” Chociaż nasze pomiary mają niski błąd systematyczny i wysoką dokładność statystyczną, przez co mamy duże zaufanie do uzyskanych wyników, czekamy na porównanie pomiarów w innych eksperymentach.”

„Potencjalny wpływ na naukę jest zbyt duży, aby wyciągać natychmiastowe wnioski lub próbować wyprowadzać z nich nowe interpretacje fizyki. Moją pierwszą reakcją jest to, że neutrino wciąż ma wiele zaskakujących tajemnic „- mówi Ereditato. [od redakcji: warto przypomnieć choćby niezwykły, i póki co nie zrozumiały, wpływ zmienności strumienia neutrin słonecznych na zmienność innej stałej fizycznej, jaką jest tempo rozpadu radioaktywnego, o którym pisaliśmy nieco ponad rok temu].

Eksperyment OPERA został uruchomiony w 2006 roku. Jego głównym celem było badania rzadkich transformacji (oscylacji) neutrin mionowych do neutrin tau. Pierwsze takie zdarzenie zarejestrowano w 2010 roku, wykazując unikalne możliwości detektora do wykrywania nieuchwytnego sygnału neutrin tau.

Warto także wspomnieć, że w 2007 roku zespół badawczy Fermilab w Chcicago uzyskał podobne wyniki, jednak tamte obserwacje obarczone były znacznie większym ryzykiem błędu. Fermilab pracuje nad udoskonaleniem systemów pomiarowych w celu zweryfikowania wyników uzyskanych przez OPEA.

Źródła:

Warto również zajrzeć do komentarzy na temat odkrycia:

OPERA experiment reports anomaly in flight time of neutrinos from CERN to Gran Sasso

The OPERA experiment, which observes a neutrino beam from CERN2 730 km away at Italy’s INFN Gran Sasso Laboratory, will present new results in a seminar at CERN this afternoon at 16:00 CEST. The seminar will be webcast at http://webcast.cern.ch. Journalists wishing to ask questions may do so via twitter using the hash tag #nuquestions, or via the usual CERN press office channels.

The OPERA result is based on the observation of over 15000 neutrino events measured at Gran Sasso, and appears to indicate that the neutrinos travel at a velocity 20 parts per million above the speed of light, nature’s cosmic speed limit. Given the potential far-reaching consequences of such a result, independent measurements are needed before the effect can either be refuted or firmly established. This is why the OPERA collaboration has decided to open the result to broader scrutiny. The collaboration’s result is available on the preprint server arxiv.org: http://arxiv.org/abs/1109.4897.

The OPERA measurement is at odds with well-established laws of nature, though science frequently progresses by overthrowing the established paradigms. For this reason, many searches have been made for deviations from Einstein’s theory of relativity, so far not finding any such evidence. The strong constraints arising from these observations makes an interpretation of the OPERA measurement in terms of modification of Einstein’s theory unlikely, and give further strong reason to seek new independent measurements.

“This result comes as a complete surprise,” said OPERA spokesperson, Antonio Ereditato of the University of Bern. “After many months of studies and cross checks we have not found any instrumental effect that could explain the result of the measurement. While OPERA researchers will continue their studies, we are also looking forward to independent measurements to fully assess the nature of this observation.”

 “When an experiment finds an apparently unbelievable result and can find no artefact of the measurement to account for it, it’s normal procedure to invite broader scrutiny, and this is exactly what the OPERA collaboration is doing, it’s good scientific practice,” said CERN Research Director Sergio Bertolucci. “If this measurement is confirmed, it might change our view of physics, but we need to be sure that there are no other, more mundane, explanations. That will require independent measurements.”

In order to perform this study, the OPERA Collaboration teamed up with experts in metrology from CERN and other institutions to perform a series of high precision measurements of the distance between the source and the detector, and of the neutrinos’ time of flight. The distance between the origin of the neutrino beam and OPERA was measured with an uncertainty of 20 cm over the 730 km travel path. The neutrinos’ time of flight was determined with an accuracy of less than 10 nanoseconds by using sophisticated instruments including advanced GPS systems and atomic clocks. The time response of all elements of the CNGS beam line and of the OPERA detector has also been measured with great precision.

„We have established synchronization between CERN and Gran Sasso that gives us nanosecond accuracy, and we’ve measured the distance between the two sites to 20 centimetres,” said Dario Autiero, the CNRS researcher who will give this afternoon’s seminar. “Although our measurements have low systematic uncertainty and high statistical accuracy, and we place great confidence in our results, we’re looking forward to comparing them with those from other experiments.”

“The potential impact on science is too large to draw immediate conclusions or attempt physics interpretations. My first reaction is that the neutrino is still surprising us with its mysteries.” said Ereditato. “Today’s seminar is intended to invite scrutiny from the broader particle physics community.”

The OPERA experiment was inaugurated in 2006, with the main goal of studying the rare transformation (oscillation) of muon neutrinos into tau neutrinos. One first such event was observed in 2010, proving the unique ability of the experiment in the detection of the elusive signal of tau neutrinos.

Written by admin

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *