Скорость света не предел

Сверхинертные частицы нейтрино способны двигаться быстрее скорости света, обнаружили итальянские ученые, которые «ловят» пучок нейтрино из Женевы в лаборатории около Рима. Если наблюдения подтвердятся независимыми экспериментами, это перевернет современную физику.

Скорость света — одна из универсальных физических констант, она не зависит от выбора инерциальной системы отсчета и описывает свойства пространства-времени в целом. Скорость света в вакууме равна 299 792 458 метров в секунду, и это предельная скорость движения частиц и распространения взаимодействий. Так учат нас школьные книги по физике. Еще можно вспомнить о том, что масса тела как раз не является постоянной и при приближении скорости к скорости света стремится к бесконечности. Именно поэтому со скоростью света движутся фотоны — частицы без массы, а частицам с массой это значительно труднее.

Однако международный коллектив ученых масштабного эксперимента OPERA, расположенного недалеко от Рима, готов поспорить с азбучной истиной.

Ему удалось обнаружить нейтрино, которые, как показали эксперименты, движутся со скоростью больше скорости света, сообщает пресс-служба Европейской организации ядерных исследований (CERN).

Эксперимент OPERA (Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus) изучает самые инертные частицы Вселенной — нейтрино. Они настолько инертны, что могут пролететь насквозь через весь Земной шар, звезды и планеты, а для того, чтобы они ударились в преграду из железа, размер этой преграды должен быть от Солнца до Юпитера. Каждую секунду через тело каждого человека на Земле проходит порядка 1014 нейтрино, испущенных Солнцем. Вероятность того, что хотя бы одно из них ударится в ткани человека на протяжении всей его жизни, стремится к нулю. По этим причинам регистрировать и изучать нейтрино чрезвычайно трудно. Лаборатории, которые этим занимаются, находятся глубоко под горами и даже подо льдами Антарктиды .

OPERA получает пучок нейтрино из CERN, где находится Большой адронный коллайдер. Его «младший брат» — суперпротонный синхротрон (SPS) — направляет пучок прямо под землей в сторону Рима. Получаемый пучок нейтрино проходит сквозь толщу земной коры, тем самым очищаясь от других частиц, которые вещество коры задерживает, и попадает прямиком в лабораторию в Гран-Сассо, укрытую под 1200 м скалы.

Подземный путь в 732 км нейтрино преодолевают за 2,5 миллисекунды.

Детектор проекта OPERA, состоящий из примерно 150 тысяч элементов и весящий 1300 т, «ловит» нейтрино и изучает их. В частности, основной целью является изучение так называемых нейтринных осцилляций — переходов из одного типа нейтрино в другой.

Ошеломляющие результаты о превышении скорости света подкреплены серьезной статистикой: лаборатория в Гран-Сассо наблюдала около 15 тыс. нейтрино. Ученые выяснили, что нейтрино движутся со скоростью, на 20 миллионных долей превышающей скорость света — «непогрешимый» предел скорости.

Этот результат стал для них неожиданностью, его объяснения пока не предложено. Естественно, для его опровержения или подтверждения требуются независимые эксперименты, проведенные другими группами на другом оборудовании, — этот принцип «двойного слепого контроля» реализован и на Большом адронном коллайдере CERN. Коллаборация OPERA незамедлительно опубликовала свои результаты, чтобы дать возможность коллегам по всему миру проверить их. Детальное описание работ доступно на сайте препринтов Arxiv.Org

«Эти данные стали полной неожиданностью. После месяцев сбора, анализа и очистки данных, а также перекрестных проверок мы не нашли ни в алгоритме обработке данных, ни в детекторе возможного источника системной ошибки. Поэтому мы публикуем наши результаты, продолжаем работу, а также надеемся, что независимые измерения других групп помогут понять природу этого наблюдения», — заявил руководитель эксперимента OPERA Антонио Эредитато из Университета Берна, слова которого приводит пресс-служба CERN.

«Когда ученые-экспериментаторы обнаруживают некий неправдоподобный результат и не могут найти артефакта, который бы его объяснял, они обращаются к своим коллегам из других групп, чтобы началось более широкое исследование вопроса. Это хорошая научная традиция, и коллаборация OPERA сейчас следует ей.

Если наблюдения превышения скорости света подтвердятся, это может изменить наше понимание физики, но мы должны удостовериться в том, что они не имеют другого, более банального объяснения. Для этого и нужны независимые эксперименты», — заявил научный директор CERN Серджо Бертолуччи.

Проводимые в OPERA измерения чрезвычайно точны. Так, расстояние от точки пуска нейтрино до точки их регистрации (более 730 км) известно с точностью до 20 см, а время пролета измеряется с точностью до 10 наносекунд.

Эксперимент OPERA работает с 2006 года. В нем принимают участие примерно 200 физиков из 36 институтов и 13 стран, в том числе и из России.

Повторные эксперименты с нейтрино, проведенные в ноябре, подтвердили превышение скорости света.

Глава лаборатории элементарных частиц Физического института имени Лебедева РАН (ФИАН) Наталья Полухина, которая входит в состав команды OPERA, сообщила Агентству РИА Новости, что после проведения повторных экспериментов выяснилось, что 730 км между ускорителем и детектором частицы преодолевали на 57 наносекунд быстрее скорости света: «Известны результаты проверки, коллаборация и независимые эксперты проверяли все очень тщательно, был специально организован дополнительный пучок нейтрино из ЦЕРНа, результат остался практически тем же – не 60, а 57 наносекунд».

Небольшой экскурс в историю этого довольно странного названия – «нейтрино».

Когда эта частица впервые появилась в физике, ученые уже твердо знали, что существуют такие элементарные частицы, как нейтроны и протоны – «кирпичики», составляющие атомное ядро. Нейтрон не имеет электрического заряда, и по этой причине он получил такое название.

В 1931 г. известный швейцарский физик Вольфганг Паули по причинам, которые я объясню ниже, пришел к выводу, что в природе должна существовать еще одна нейтральная частица с массой, намного меньшей, чем у нейтрона, как он говорил, «маленький нейтрон». Когда он излагал эту идею с трибуны одного международного научного совещания, итальянский физик Энрико Ферми перебил его словами:

— Называйте его «нейтрино»!

Дело в том, что по-итальянски уменьшительно-ласкательное окончание «ино» соответствует русским суффиксам «чик» или «ушк». Так что нейтрино в переводе с итальянского будет означать «маленький нейтральный», или просто «нейтрончик».

Так нейтрино было изобретено Паули, а окрещено Ферми.

Что нам еще предстоит узнать о нейтрино? Читайте во многих вещах уже доказано ставшими пророческими слова главного героя книг А.Новых, Сэнсэя, и узнайте об этом больше!

Читайте об этом подробнее в книгах Анастасии Новых

Читайте об этом подробнее в книгах Анастасии Новых (кликните на цитату, чтобы бесплатно скачать книгу целиком):

— Подожди, Сэнсэй, что значит в значительной степени проявляется Аллат?! Я что-то не совсем понял,— проговорил Николай Андреевич.

— Видишь ли. Нейтрино в значительной степени отличается от других так называемых элементарных частиц. Во-первых, нейтрино может иметь массу, а может не иметь. Может взаимодействовать с гравитационным полем, с теми же магнитными или электромагнитными полями, а может, и нет. Более того, нейтрино способно перемещаться со скоростью света, но в отличие от него может замедляться и менять свою траекторию. И, пожалуй, самые фантастические с позиции современной физики возможности нейтрино заключаются в его способности мгновенно перемещаться на неограниченные расстояния.

— Это как? — спросил Женя.

— Элементарно. Взаимодействуя с гравитационным полем, нейтрино переходит из одного состояния в другое. Скажем так, из состояния частицы в состояние энергии со строго определённой частотой, при этом «возбуждая» гравитационное поле, к примеру, в определённой точке нашей солнечной системы, оно вызывает ответное возбуждение в определённой точке гравитационного поля в другой галактике. И таким образом, без потери времени и независимо от пространства, нейтрино исчезает здесь и сейчас и появляется там и сейчас. Как говорят физики, образует «червоточину» во времени и пространстве.

— Вот это да! — вырвались возгласы ребят.

— Используя естественные, вернее, физические свойства нейтрино, люди также смогут преодолевать любые расстояния без потери времени и минимуме энергозатрат.

Читайте также:  Схема предохранителей мерседес атего

— Ну, если честно, то звучит как фантастика, — скептически заметил Николай Андреевич.

— Ну, если честно, — Сэнсэй сделал акцент на первых словах, — то ещё сто лет назад атомная бомба тоже была фантастикой… А что касается нейтрино, то я скажу даже больше: не было бы нейтрино, то не было бы жизни. Нейтрино играет колоссальную роль в образовании видимого вами мира. И кстати имеет, так же как и Аллат, цельную единицу времени — 11 минут 56,74 секунд.

Анастасия НОВЫХ Эзоосмос

Ссылка на книгу — Анастасия НОВЫХ — АллатРа

Известный астрофизик Альберт Чечельницкий, автор монографий «Экстремальность, устойчивость, резонансность в астродинамике и космонавтике», «Волновая структура Солнечной системы», «Концепция Волновой Вселенной» и др., работает в Мюнхене. Во время своего недавнего визита в Москву он дал интервью корреспонденту газеты «Калининградская правда» Николаю Дорожкину. Редакция газеты любезно предоставила этот материал в распоряжение нашего журнала.

— Альберт Михайлович, совсем недавно в Дубне опубликована ваша новая работа «Сверхсветовые скорости: от монументального запрета — к реальному существованию». Судя по заглавию, вы приводите убедительные доказательства реальности сверхсветовых скоростей?
— Моя новая работа касается уникальной ситуации. В ней я сосредоточил внимание на имеющихся экспериментальных данных. Но прежде чем о них говорить, я хотел бы предложить небольшой экскурс в концепцию, которая начиналась с анализа данных по Солнечной системе и была опубликована ещё в 1980 году. Там постулируется существование новой науки.
— Вы имеете в виду идею изоморфизма микро– и мегамира?
— Я имею в виду концепцию Волновой Вселенной. Ярчайший пример волновой динамической системы — атом. Вряд ли кто будет в этом сомневаться после чуть ли не векового триумфа квантово-волновой механики Бора, де Бройля, Шрёдингера. И все другие объекты микромира — элементарные частицы, ядра, молекулы — суть также волновые динамические системы, эффектно описываемые волновыми уравнениями. Солнечная система — тоже динамическая. Мы добавляем к этому, что она — волновая, причём мегаволновая. Величина мегаволн соизмерима с размерами самой системы. Далее — наша галактика Млечный путь, другие галактики, Метагалактика…
— А в этом и есть изоморфизм микро– и мегамира…
— Именно так. А далее переходим к тому, что в любой галактике должно быть центральное тело, как в атоме и Солнечной системе. И там есть доминантные элитные орбиты. И все эти видимые ярко выраженные кольца планет — это и есть доминантные элитные орбиты. Мы их умеем считать. А новая наука — это мегаквантовая волновая астродинамика, в которой квантуется радиальное расстояние. Оказывается, отсюда же вытекает и закон Тициуса-Боде, определяющий радиусы планетных орбит Солнечной системы. Значения орбитальной скорости планет (Меркурий — 47,9 км/с, Венера — 35,0 км/с, Земля — 29,8 км/с, Марс — 24,1 км/с и т.д.) указывают на доминантные орбиты.
Волновые уравнения микро– и мегамира инварианты относительно миров МИКРО и МЕГА. Короче, можно рассчитывать планетные и вообще все выделенные орбиты, которые мы называем «элитными». Это такие «ямы», или «лузы». Но среди них есть ещё самые большие «ямы», которые мы называем «доминантными». Все планеты и спутники планет сидят на этих доминантных орбитах. То же самое происходит с искусственным спутником. Если он будет выведен не на доминантную орбиту, он начнёт эволюционировать и перейдёт на доминантную, затем перескочит на другую доминантную… Как электрон в атоме Бора.
— Кстати, об атоме. Из старых школьных учебников известно, что электрон не может быть где-то зафиксирован — он находится одновременно в разных точках, то есть «размазывается» на орбите. Разве уже это не говорит о его сверхсветовой скорости?
— Микромир — это сверхсветовая зона. В атоме Бора скорость равна световой на орбите радиуса 2,817, а между ней и орбитой радиуса 0,7 действует Кеплеровский закон и, значит, зона сверхсветовых скоростей. Но это не обсуждается.
— Некоторые физики говорят, что в теме движения электрона на орбите нет понятия скорости…
— Я и говорю, что тема сверхсветовых скоростей не обсуждается. Хотя вопросов для обсуждения более чем достаточно. Есть масса интереснейших материалов наблюдений, полученных с помощью современных телескопов и других средств. Суть простая. Есть галактика или квазар, которые хорошо наблюдались в течение 20 и более лет. Допустим, в 1970 году там произошёл выброс плазмы. Его сфотографировали. Затем этот объект был сфотографирован в 1975 году, далее в 1980-м, 85-м, 90-м, 95-м и т. д. Всё это в картинной плоскости. Проблема в том, известно ли расстояние до галактики (квазара).
— Расстояния до галактик определяются по яркости цефеид (переменных звёзд) — при их наличии. А как находят расстояния до квазаров?
— Есть достаточно способов, в том числе и по величине красного смещения. Если расстояние известно, линейная скорость компонент выброса вычисляется просто — по угловой скорости и расстоянию. Самое главное, какие же там получаются скорости? А вот какие: V = 2с, 7с, 21с, 32с… Наблюдателям это хорошо известно. Проблема — в недостаточной точности измерения расстояний. Но даже с учётом погрешностей скорости остаются существенно превышающими световую.
— Итак, наблюдения показывают сверхсветовые скорости компонент плазмы. Куда поступают эти данные и как потом используются?
— Экспериментаторы, ведущие эти работы (а на них отпущены миллиардные ассигнования), — люди серьёзные. Они приходят со своими результатами к теоретикам. А теоретики — это представители «конвенциональной» космологии, исповедующие одну и ту же «религию». Среди них есть крупные учёные, уважаемые люди. И что они делают с экспериментальными данными? Начинают втискивать и в прокрустово ложе теории. Эти выдающиеся люди начинают придумывать «зайчики» и прочие конструкции. Космологический цирк! Но эта эквилибристика публикуется, есть специальные журналы. Томас Кун называл «парадигмой» тот способ мышления, который преподаётся в Оксфорде и Принстоне. Имён, всем хорошо известных, я не называю — дело не в именах, а в тенденции.
— Но ведь наблюдения надо объяснять. Нельзя же вечно наводить тень на плетень…
— Со временем эта информация накопится до критической величины, и произойдёт колоссальный взрыв. Но в науке всё делается медленно, и потом, корифеи не читают прорывных вещей, но только себя, любимых.
Однако вернёмся к нашей теме. Итак, в мегамире существует квантование. Мы сравнили цифровые данные наблюдений с расчётными. Оказалось, что, во-первых, пики досветовых скоростей совпадают с наблюдениями. И, во-вторых, совпадают и сверхсветовые — нет никакого барьера V = C! Ограничения нет. Всё идёт непрерывно. Возникает большой вопрос, который я задаю всем космологам: «Почему так, ребята? Ведь ясно же, что это ограничение было постулировано только потому, что без него некоторые формулы не получались. Это условное допущение, чисто математический приём. Он оказался удобным, и спасибо автору. Но тогда, в начале XX века, не было данных наблюдений о скоростях свыше световой. Зачем же в наше время держаться явно устаревших ограничений?».
— Вы говорили, что по красным смещениям определяются расстояния до квазаров. Но величина красного смещения связана и со скоростью?
— Наша концепция Волновой Вселенной констатирует существование прямой и непосредственной, тщательно проверенной и экспериментально обоснованной связи между реальными скоростями V и красными смещениями Z в виде Z = (V/C). В астрофизике широко применяется диктуемое конвенциональной теорией соотношение Z = Vк/C, где Z — красное смещение, Vк — некоторая скорость, C — скорость света. Но это произвольно постулируемое соотношение не подтверждается экспериментальными данными. В концепции Волновой Вселенной параметр Vк носит название «формальная скорость» как чисто математическая величина, не имеющая реального физического смысла. Кстати, красное смещение не обязательно доказывает разбегание галактик в результате Большого взрыва. Оно говорит о больших скоростях, но эти скорости могут относиться к движению не самих галактик, а некоторых объектов — например, быстро вращающихся звёзд. Так что Большой взрыв — ещё не факт.
Согласно концепции Волновой Вселенной, можно говорить и о доминантных красных смещениях. Наша концепция позволяет прогнозировать их открытия. Ещё в 1980-х годах мы прогнозировали открытие красного смещения в районе Z = 2,66, и были открыты 2,565 и 2,72. Прогнозировалось 3,76 — было открыто 3,78. Это галактики и квазары. Их открывают потому, что они доминантные. Сейчас американские астрономы открывают красные смещения в предсказанном районе Z = 5. Очередной прогноз — около 7 и 7,52. Всем этим феноменальным значениям Z соответствуют сверхсветовые скорости. Когда мы начали публиковать данные для квазаров и галактик, никто не верил, что могут быть такие большие цифры. И когда Додонов в Зеленчукской обсерватории открыл Z = 6,97 и отправил сообщение в журнал «Astronomie and astrophysic», его не опубликовали, потому что «этого не может быть».
— Но техника наблюдений развивается, и «невозможные» открытия неизбежны?
— Недавно открыт самый (пока) далёкий объект во Вселенной, у которого Z = 9,7–10. А прогнозируемая величина Z = 10,6. и через некоторое время наблюдаемая Z приблизится к прогнозируемой. Далее, по закону Хаббла, величина красного смещения переводится в расстояние R, откуда и делается вывод о том, что объект — самый дальний. Формула красного смещения даёт и величину скорости, Правда, иногда может быть оспорено расстояние, поскольку точность его определения всё ещё недостаточна. В этом плане особый интерес представляют объекты, которые могут быть выделены в силу ряда факторов — близости к наблюдателю, сравнительно точному знанию расстояния, хорошей наблюдаемости и т.д. Вот, например, галактика М87, расстояние до которой хорошо известно, — 14-17 Мегапарсек. И наблюдатели видят там выброс, скорости компонент которого имеют порядок 6С, практически совпадающий с доминантным значением 5,97. Эти данные уже невозможно оспорить, разве только дискредитировать какими-то махинациями в теории. Или просто запретить…
— Ещё с XIX века известен парадокс Ольберса: «Если количество звёзд бесконечно, небо должно выглядеть сияющим куполом. Почему оно выглядит иначе?». Как вы считаете, существование сверхсветовых скоростей снимает вопрос Ольберса?
— Структуру нашей Вселенной невозможно объяснить в рамках стандартной космологии. Там же так называемые домены, где предел скорости света. И только сверхсветовые скорости позволяют осуществлять связь между доменами. Здесь вот что ещё существенно. Если Солнечная система — динамическая и волновая, причём мегаволновая, это означает, что там есть среда — медиум. Это принципиальный момент, потому что в небесной механике среды нет. А мы говорим — она есть! И можно назвать скорость распространения в ней, например, звука. В одной из оболочек в районе 8 радиусов Солнца, эта скорость равна 154 км/с. Она совпадает со скоростью выброса плазмы — солнечного ветра.
— Среда — это то, что называют эфиром?
— Это интуитивное понятие было бессодержательным, но философский смысл правильный. Пространство Вселенной заполнено средой.
— А как вы относитесь к периодическим сообщениям в СМИ об открытиях всё новых «чёрных дыр» и связанных с ними угрозах катастроф?
— Недавно директор одного уважаемого института в Европе выступил с утверждением, будто в центре галактики находится «чёрная дыра» — сверхмассивное и сверхплотное тело, масса которого порядка 106 масс Солнца. Но мы ещё раньше опубликовали работу, где доказываем: в центре галактики находится ультрамассивное центральное тело. Его плотность соизмерима с плотностью Солнца, равной 1 г/см3. То есть никаких сверхплотностей! Его масса равна 1,55х108 масс Солнца, а радиус составляет 2,5 астрономической единицы (а.е.), то есть расстояния от Солнца до Земли. Интерферометры, которые уже лет 25 облучали центр галактики, подтверждают величину радиуса Центрального Тела. Значит, никакая это не «чёрная дыра». Об этом я говорил в своём докладе на прошедшем недавно в Париже съезде COSPAR. И кстати, Стивен Хокинг недавно отказался от гипотезы «чёрных дыр». Я с ним согласен.
— Эти запреты, отказы признавать результаты наблюдений и прорывные концепции — всё это говорит о серьёзном неблагополучии в мире науки…
— А что делают корифеи, видя, например, нестыковки теории и наблюдений? Они устраивают суды Линча. А судьи кто? Комиссия по борьбе с лженаукой? Но наука так не делается. Есть только один способ — научная дискуссия. Открытый форум. Других путей нет. Комиссии, даже состоящие из одних только нобелевских лауреатов, проблемы не решают, так как, изрекая «истину в высшей инстанции», они берут на себя функцию Господа Бога. Может быть, они хотят, как лучше, но давно известно, чем вымощена дорога в ад. А высший критерий истины — только опыт, но не утверждения корифея науки.

Читайте также:  Болты крепления гбц ваз 21074 инжектор

Чечельницкий Альберт Михайлович , астрофизик, член Международного Комитета по Исследованиям Космического Пространства COSPAR. В настоящее время занимается исследовательской работой в Мюнхене (Германия).
Чечельницкий А.М., Экстремальность, устойчивость, резонансность в астродинамике и космонавтике, М.: Машиностроение, 1980, 311 с.
Чечельницкий А.М., Волновая структура, квантование, мегаспектроскопия Солнечной системы, в книге «Динамика космических аппаратов и исследование космического пространства», М.: Машиностроение, 1986.
Чечельницкий А.М., Волновая структура Солнечной системы, М.: Тандем-пресс, 1992, 39 с.
Чечельницкий А.М., Вызов Платона: Atlantida Incognita, М.: ТЕРРА-Книжный клуб, 2004, 68 с.
Чечельницкий А.М., Тайна находится в Центре Галактики, Дубна: Феникс+, 2006, 77 с.

Дорожкин Николай Яковлевич , научный обозреватель газеты "Калининградская правда" (г. Королев, Московская область).

Додонов Сергей Николаевич , доктор физико-математических наук, Астрономический институт им. В.В. Соболева. Государственная премия РФ за «Предсказание и открытие новых структур в спиральных галактиках» (2003).

Cкорость Света — не предел.

За два месяца никто не опроверг данные из лаборатории OPERA, по которым элементарные частицы могут лететь быстрее

скорости света. Более того, ученые вспомнили про сверхновую, которая взорвалась 24 года назад в галактике Большое

Магелланово облако. Тогда на Землю сначала пришли нейтрино, и лишь спустя 4 часа – свет. Устоит ли специальная теория

относительности или ей пора искать замену, зависит теперь от результатов проверочных экспериментов. Первый из них начался

в лаборатории Ферми.

Многолетний эксперимент, который взорвал научное сообщество, международная коллаборация OPERA проводит в местечке Гран Сассо: там глубоко под землей установлен гигантский детектор, при помощи которого ученые познают природу одной из самых загадочных элементарных частиц – нейтрино. Частицы прилетают в Италию из Европейского центра ядерных исследований (CERN) в Женеве. Его сотрудники направляют пучок

ускоренных протонов на мишень. От соударения рождаются вто ричные частицы, которые, в свою очередь, рождают нейтрино. Чтобы преодолеть 732 километра в толще земной коры под горами, озерами и городами, пучку нейтрино необходимо около трех миллисекунд. Фиксирует частицы огромный датчик, состоящий из блоков фотопластин, перемежающихся слоями свинца. Вес детектора – 1300 тонн.

Говоря о нейтрино, люди часто воображают себе неуловимые частицы, которые ученые годами ловят под толщей льда, воды или горных пород. Действительно, одна из главных их осо бенностей – чрезвычайно слабое взаимодействие с веществом. Через каждый квадратный сантиметр на поверхности Земли за секунду пролетает 6х1010 нейтрино, но никакого воздействия на нас они не оказывают. Но так ведут себя лишь частицы относительно невысоких энергий, порядка нескольких мегаэлектронвольт (МэВ). Нейтрино высоких энергий, а в экс-

перименте OPERA средняя энергия частиц равна 17 ГэВ (гигаэ лектронвольт), взаимодействуют несколько сильнее. И, попадая

на мишень, вполне успешно ре гистрируются. Цель эксперимента OPERA – изучить, как различные типы нейтрино способны превращаться друг в друга, так называемые нейтринные осцилляции. С их помощью физики пытаются объяснить проблему солнечных нейтрино: до Земли их долетает

Читайте также:  Подогрев тосола на гранту

втрое меньше, чем должно быть, исходя из происходящих на Солнце процессов.

В ходе эксперимента исследователи измеряли время выхода и фиксации нейтрино с точностью 10 наносекунд. Всего за два года эксперимента приборы зафиксировали 16 000 событий, анализ которых ошеломил физиков. Оказалось, частицы достигают детектора на 60 наносекунд быстрее скорости света.

Вывод опровергает одно из главных следствий специальной теории относительности: скорость движения частиц и распростра нения любых взаимодействий в природе не может превышать скорость света в вакууме – 299 792 458 метров в секунду. Заявление коллаборации было сделано осторожно (даже не все ее члены подписались под выводами), с предложением зарубеж-

ным коллегам перепроверить результат и повторить эксперимент. «Если это окажется правдой, то будет действительно экстраординарным событием», – заявил Джон Эллис (John Ellis), теоретик из ЦЕРНа. Реакция научного мира на заявление коллаборации оказалась предсказуемо бурной. За следующие полтора месяца в архиве электронных научных препринтов появились десятки работ, в которых ученые пытаются либо найти ахиллесову пяту итальянского эксперимента, либо дать теоретическое объяснение феномену. Пока ни то ни другое неубедительно. Например, физики наперегонки ищут систематическую ошибку, которая в итоге могла привести к неверному результату. Роналд ван Элбург (Ronald van Elburg) из Нидерландов, например, уверен, что дело в неточном определении времени прихода нейтрино в детектор. Координаты точки рождения нейтрино определяются легко. С детектором дела обстоят несколько сложнее, так как он находится под горой высотой с километр. Но в OPERA заявляют, что расстояние между источником и детектором им известно с точностью 20 сантиметров. Время рождения и прилета частиц фиксируется при помощи двух высокоточных часов – в ЦЕРНе и в Гран Сассо. Для точного измерения времени часы надо постоянно синхро-

низировать. OPERA делает это при помощи спутников GPS, которые передают точные сигналы времени с высоты

20 000 (?-40 000)километров. По словам Роналда ван Элбурга, тут и кроется ошибка: экспериментаторы не учли релятивистское движение самих спутников. Несмотря на то что скорость распро-

странения сигналов со спутников, равная скорости света, не p ависит от выбора системы отсчета, время на борту каждого из спутников от этого выбора зависит. «С точки зрения наблюдателя

на спутнике детектор движется по направлению к источнику, и расстояние, преодолеваемое частицами, кажется меньше», – пояснил физик. Расхождение по времени из-за релятивистских

эффектов составляет 64 наносекунды и как раз объясняет наблюдаемый феномен. Впрочем, расчеты ван Элбурга

пока не опубликованы и требуют проверки. Другие ученые настаивают на том, что экспериментаторы слишком не брежно измерили преодолеваемое частицами расстояние и его возможное изменение во времени благодаря подвижкам грунта. Но судя по тому, что за 60 наносекунд свет проходит 20 метров, а расстояние измерено с точностью 20 сантиметров, это предположение кажется неубедительным. Другой релятивистский эффект, который, возможно, был недостаточно учтен, связан с тем, что и источник нейтрино и приемник находятся на разных расстояниях от центра Земли, а значит, в разных гравитационных потенциалах. Время в этих двух точках, согласно общей теории относительности, также должно

течь по-разному. Обнаружение сверхсветовой скорости нейтрино заставило ученых вспомнить о сверхновой, которая наблюдалась в 1987 году. Тогда астрономам впервые удалось зафиксировать «сверхновые» нейтрино. Взрыв, случившийся в галактике Большое Магелланово облако (один из спутников Млечного Пути), породил сначала приход на Землю нейтрино (их зафиксировали сразу несколько обсерваторий), а лишь спустя 4 часа – света. Приход нейтрино раньше оптического излучения теоретически обоснован: нейтрино рождаются при коллапсе ядра звезды, а свет приходит с задержкой, так как он распространяется в толще звездного вещества. Как бы то ни было, наблюдение за SN 1987A дало ученым верхнюю оценку разницы между скоростью нейтрино и скоростью света (с), которая составила 10-9*с. Результат же эксперимента OPERA превосходит эту величину ми-

нимум на 4 порядка, так как наблюдаемое превышение скорости света равно 2*10-5*с. Стоит отметить, что прямого проТиворечия здесь нет, так как нейтрино из сверхновой и в эксперимен те OPERA имеют различную энергию. Тем не менее такое большое отклонение скорости нейтрино от скорости света крайне сложно вписать в существующие представления о взаимодействии элементарных частиц. Американские теоретики Эндрю Коэн (Andrew Cohen) и Шелдон Глэшоу (Sheldon Glashow) показали, что нейтрино, летящие с таким превышением световой скорости, обязаны рождать электрон-позитронную пару, теряя при этом энергию, причем довольно быстро. Если бы такой механизм работал, то нейтрино с энергиями выше 12 ГэВ просто не долетали бы до детектора OPERA, а они долетают.

(Нейтрино – нейтральная частица,

участвующая только в слабом
и гравитационном взаимодействии,
относится к классу лептонов.
Нейтрино существуют в трех ипостасях –
электронное, мюонное и тау-нейтрино.
Масса нейтрино крайне мала. Верхняя
оценка суммы масс трех типов нейтрино
составляет 0,28 эВ. Превращения
нейтрино в нейтрино другого сорта или
антинейтрино называют нейтринными
осцилляциями, их то и изучают в
эксперименте OPERA.)

По мнению старшего научного сотрудника отдела теоретической физики Института ядерных исследований РА Н Сергея Сибирякова, ошибка могла закрасться на этапе математической обработки данных. Дело в том, что протоны, которые ударяют по мишени в ЦЕРНе, летят не постоянным потоком, а мпульсами. И форма этих импульсов каждый раз разная. Хотя при соударении каждого импульса протонов рождается множество нейтрино, из-за их чрезвычайно слабого взаимодействия в детекторе регистрируется одна, в лучшем случае – несколько частиц. От многих импульсов нейтрино не регистрируются вовсе. И определить, какой протон и в какое время породил конкретную частицу, невозможно. «Поэтому они берут все импульсы, суммируют и делят на общее количество. Получается некая средняя форма импульса, на которую накладываются сигналы от всех нейтрино, пришедших в детектор за время его работы», – пояснил Сибиряков «Деталям мира». Согласно статьям из архива электронных препринтов, систематическая ошибка могла появиться на этапе измерения импульсов протонов и в методике их усреднения. «Например, надо ли при усреднении учитывать формы тех импульсов, от которых не пришло ни одного нейтрино? Из открытых источников непонятно, как проводилось вычисление усредненной формы: все ли импульсы учитывались или только те, от которых приходили нейтрино», – уточнил он.

Если результаты эксперимента OPERA окажутся верными, физикам придется пересматривать многие из существующих фундаментальных законов, на которых десятилетиями строи лась современная физика. «Это будет революционно. Первой пошатнется специальная теория относительности, в рамках которой никакой сигнал распространяться быстрее скорости света не может. А еще под вопросом может оказаться квантовая теория поля, которая сейчас служит основой описания всех процессов в мире элементарных частиц», – добавил ученый.

В конце ноября коллаборация OPERA выступила с новым заявлением, сообщив, что физики учли некоторые рекомендации, и эксперимент был поставлен заново. Однако чудо вновь произошло, правда, теперь нейтрино опережали свет не на 60, а на 57 наносекунд, что соизмеримо с первоначальными результатами.

«В ходе этой перепроверки изменились параметры пучка. ЦЕРН сделал специальный пучок коротких импульсов, чтобы проверить влияние эффекта усреднения по многим импульсам.

В течение двух недель шли отдельные короткие импульсы по три наносекунды, разделенные на 500 миллисекунд», – рассказала «Деталям мира» участница проекта Наталья Полухина,

глава лаборатории элементарных частиц Физического института имени Лебедева РА Н. «Положительный исход эксперимента еще больше уверил нас в прежних результатах, хотя последнее слово будет за подобными экспериментами за рубежом», – заявил

Фернандо Феррони (Fernando Ferroni), президент Итальянского института ядерной физики. Теперь открытие должны подтвер-

дить независимые эксперименты. Один из них – эксперимент MINOS – уже проходит в американской лаборатории Ферми.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector