По-рано тази година международен екип от учени обяви, че са открили неутрино - малки частици с еднакво малка, но ненулева маса - да пътуват по-бързо от скоростта на светлината. Един физик, който отговори на повикването, беше д-р Раманат Коусик. Той откри потенциално фатален недостатък в експеримента, който оспори съществуването на по-бързи от леките неутрино.
Свръхлюмините (по-бързи от светлината) неутрино са резултат от експеримента OPERA, колаборация между физическата лаборатория CERN в Женева, Швейцария, и Laboratori Nazionali del Gran Sasso в Гран Сасо, Италия.
Експериментът отреди неутрино, докато измина 730 километра (около 450 мили) през Земята от началната им точка в ЦЕРН до детектор в Гран Сасо. Екипът беше шокиран да установи, че неутрино пристигнаха на Гран Сасо с 60 наносекунди по-рано, отколкото биха имали, ако пътуваха със светлинна скорост във вакуум. Накратко, те изглеждаха суперлуминални.
Този резултат създава или проблем за физиката, или за пробив. Според теорията на Айнщайн за специална относителност всяка частица с маса може да се доближи до скоростта на светлината, но не може да я достигне. Тъй като неутрино имат маса, свръхлиминарни неутрино не трябва да съществуват. Но, по някакъв начин, го направиха.
Но Коусик постави под въпрос генезиса на неутрино. Експериментите OPERA генерираха неутрино, като забиха протони в неподвижна мишена. Това произведе импулс от пиони, нестабилни частици, които бяха фокусирани с магнит в тунел, където се разпаднаха в неутрино и мюони (друга мъничка елементарна частица). Мюоните никога не са минавали по-далеч от тунела, но неутрините, които могат да се плъзгат през материята, като призрак минава през стена, продължиха към Гран Сасо.
Коусик и неговият екип внимателно разгледаха тази първа стъпка от експеримента OPERA. Те проучиха дали „разграждането на пионите ще произведе свръхлиминарни неутрино, при условие че се запазват енергията и инерцията“, каза той. Неутринотата OPERA имаха много енергия, но много малка маса, така че въпросът беше дали те наистина могат да се движат по-бързо от светлината.
Това, което Коусик и неговият екип установяват, е, че ако неутрино, произведено от разпад на пиони, пътува по-бързо от светлината, животът на пиона ще стане по-дълъг и всяко неутрино ще носи по-малка част от енергията, която споделя с мюона. В рамките на настоящата физическа рамка, свръхлюбените неутрино биха били много трудни за производство. „Нещо повече“, обяснява Коусик, „тези трудности ще се увеличават само с увеличаването на енергията на пионите.
Има експериментална проверка на теоретичното заключение на Cowsik. Методът на CERN за производство на неутрино се дублира естествено, когато космическите лъчи попадат в земната атмосфера. Създадена е обсерватория, наречена IceCube, която да наблюдава тези естествено срещащи се неутрино в Антарктида; тъй като неутрино се сблъскват с други частици, те генерират мюони, които оставят следи от светкавици, докато преминават през близо 2,5 километра дебел блок от прозрачен лед.
IceCube е открил неутрино с енергия 10 000 пъти по-висока от всички генерирани като част от експеримента OPERA, което кара Cowsik да заключи, че техните родителски пиони трябва да имат съответно високи енергийни нива. Изчисленията на неговия екип, основани на законите за запазване на енергията и инерцията, разкриха, че животът на тези пиони трябва да бъде прекалено дълъг, за да могат да се разпадат в свръхсветни неутрино.
Както обяснява Коусик, откриването на IceCube на високоенергийни неутрино е показателно, че пионите се разпадат според стандартните идеи на физиката, но неутрино ще се приближи само до скоростта на светлината; те никога няма да го надхвърлят.
Източник: Пионите не искат да се разпадат, за да ускорят светлините неутрино
