Ez év elején egy nemzetközi tudósok csoportja bejelentette, hogy neutrínókat - ugyanolyan apró, de nulla tömegű apró részecskéket - gyorsabban haladnak, mint a fénysebesség. Az egyik fizikus, aki a hívásra válaszolt, Dr. Ramanath Cowsik volt. Potenciálisan végzetes hibát talált a kísérletben, amely megkérdőjelezte a gyorsabb, mint a könnyű neutrinók létezését.
A superluminális (a fénynél gyorsabb) neutrinók az OPERA kísérlet eredményeként jöttek létre, amely a svájci genfi CERN fizikai laboratórium és az olaszországi Gran Sasso-i Laboratori Nazionali del Gran Sasso közötti együttműködés eredménye.
A kísérlet időzítette a neutrinókat, mivel 730 kilométerre (körülbelül 450 mérföld) haladtak át a Földön a kiindulási pontjukról, a CERN-től, egy detektorhoz Gran Sasso-ban. A csapatot sokkolta, hogy a neutrínók hamarosan érkeznek a Gran Sasso 60 nanosekundumába, mint amennyire lenne, ha a fénysebességgel vákuumban haladnának. Röviden, úgy tűnt, hogy superluminálisak.
Ez az eredmény vagy fizikai problémát, vagy áttörést okozott. Einstein speciális relativitáselmélete szerint minden olyan részecske, amelynek tömege megközelítheti a fénysebességet, de nem éri el. Mivel a neutrinók tömege, a superluminális neutrinóknak nem létezhetnek. De valahogy megtették.
Cowsik azonban megkérdőjelezte a neutrinók generációját. Az OPERA kísérletek során a protonok álló helyzetbe történő becsapásával neutrinókat generáltak. Ez egy pionos impulzust produkált, instabil részecskéket, amelyek mágnesesen egy alagútba fókuszáltak, ahol neutrínókká és muonokká (egy apró elemi részecskéké) bomlanak. A muonok soha nem haladtak tovább az alagúton, de a neutrínók, amelyek áthatolhatnak az anyagon, mint egy szellem, áthaladnak egy falon, Gran Sasso felé haladtak.
Cowsik és csapata alaposan megnézte az OPERA kísérlet ezt az első lépést. Megvizsgálták, hogy „a pionpusztulás szuperluminális neutrinókat eredményez-e, feltételezve, hogy az energia és a lendület megmarad” - mondta. Az OPERA neutrinóknak sok energiája volt, de nagyon kevés a tömegük, tehát a kérdés az volt, hogy vajon képesek-e valóban gyorsabban mozogni, mint a fény.
Cowsik és csapata azt találta, hogy ha egy pionbomlásból származó neutrinók gyorsabban haladnak, mint a fény, a pion élettartama hosszabb lesz, és minden neutrinó kisebb energiát hordoz magában, amelyet megoszt a muonnal. A fizika jelenlegi keretein belül a superluminalis neutrinókat nagyon nehéz előállítani. Mi több - magyarázza Cowsik - ezek a nehézségek csak növekedni fognak, amikor a pion energiája növekszik.
Kísérletileg ellenőrzik a Cowsik elméleti következtetését. A CERN neutrínók előállításának módszere természetesen megismétlődik, amikor a kozmikus sugarak elérik a Föld légkörét. Felállítanak egy IceCube nevű obszervatóriumot, hogy megfigyeljék ezeket az Antarktiszon természetesen előforduló neutrinókat; amint a neutrinók más részecskékkel ütköznek, muonokat generálnak, amelyek fényvillanások nyomát hagyják el, amikor csaknem 2,5 km (1,5 mérföld) vastag tiszta jégtömbön haladnak át.
Az IceCube az OPERA kísérlet részeként előállított energiákkal 10 000-szer nagyobb energiát mutató neutrinókat detektált, így Cowsik arra a következtetésre jutott, hogy szülőpionjaiknak megfelelően magas energiaszinttel kell rendelkezniük. Csapatának az energiamegőrzési és lendületmegőrzési törvényeken alapuló számításai azt mutatták, hogy ezen pionok életének túl hosszúnak kell lennie ahhoz, hogy szuperluminális neutrinókká váljanak.
Amint Cowsik elmagyarázza, az IceCube nagy energiájú neutrinók észlelése azt jelzi, hogy a pionok a fizika szokásos elképzelései szerint bomlanak, de a neutrinók csak a fénysebességhez közelítik meg; soha nem haladják meg.
Forrás: A Pionok nem akarnak bomlani a gyorsabb neutrínókba
