Selle aasta alguses teatas rahvusvaheline teadlaste meeskond, et nad on leidnud neutriinod - võrdselt nii pisikese, kuid mitte nullmassiga pisikesed osakesed - reisivad kiiremini kui valguse kiirus. Üks füüsik, kes kõnele vastas, oli dr Ramanath Cowsik. Ta leidis katses potentsiaalselt fataalse vea, mis seadis kahtluse alla kergete neutriinode olemasolu.
Superluminaalsed (kiiremad kui valgus) neutriinod saadi Šveitsis Genfis asuva CERN-i füüsikalabori ja Itaalias Gran Sasso-s asuva Laboratori Nazionali del Gran Sasso koostöö tulemusel tehtud OPERA eksperimendi tulemusel.
Katse ajastati neutriinod, kui nad läbisid Maa kaudu 730 kilomeetrit (umbes 450 miili) lähtepunktist CERN-is detektorisse Gran Sasso. Meeskond oli šokeeritud, kui avastas, et neutriinod jõudsid Gran Sasso 60 nanosekundi kaugusele varem, kui oleks, kui nad reisiksid valguse kiirusel vaakumis. Lühidalt öeldes tundusid nad olevat üliväikesed.
See tulemus tekitas kas füüsikaprobleeme või läbimurret. Einsteini erirelatiivsusteooria kohaselt võib iga osake, mille mass on lähedal valguse kiirusele, kuid ei jõua selleni. Kuna neutriinodel on mass, ei tohiks superluminaalseid neutriinoid eksisteerida. Aga kuidagi nad said hakkama.
Kuid Cowsik seadis kahtluse alla neutriinode geneesi. OPERA eksperimendid genereerisid prootonite paigalseisvasse sihtmärki sundides neutriinosid. See tekitas pioonide, ebastabiilsete osakeste impulsi, mis fokusseeriti magnetiliselt tunnelisse, kus nad lagunesid neutrinodeks ja kuunideks (veel üks pisike põhiosake). Kuulid ei läinud kunagi tunnelist kaugemale, kuid neutriinod, mis võivad ainest läbi libiseda nagu kummitus, läbivad seina, liikusid Gran Sasso poole.
Cowsik ja tema meeskond vaatasid OPERA eksperimendi seda esimest sammu tähelepanelikult. Nad uurisid, kas "pioni lagunemine tekitaks superluminaalseid neutriinoid, eeldades, et energia ja hoog säilivad," ütles ta. OPERA neutriinodel oli palju energiat, kuid väga vähe massi, nii et küsimus oli, kas nad tõesti suudavad liikuda kiiremini kui valgus.
Cowsik ja tema meeskond leidsid, et kui pioni lagunemisest tekkinud neutriinod rändaksid kiiremini kui valgus, siis pioni eluiga pikeneks ja iga neutriino kannaks väiksemat osa energiast, mida see müoniga jagab. Füüsika praeguses raamistikus oleks superluminaalseid neutriinoid väga keeruline toota. "Veelgi enam," selgitab Cowsik, "need raskused ainult suurenevad, kui pioni energia suureneb.
Cowsiku teoreetilist järeldust kontrollitakse eksperimentaalselt. CERNi meetod neutriinorühmade tootmiseks dubleeritakse looduslikult, kui kosmilised kiired tabasid Maa atmosfääri. Nende Antarktikas looduslikult esinevate neutriinode vaatlemiseks on loodud observatoorium nimega IceCube; kui neutriinod põrkuvad kokku teiste osakestega, tekitavad nad koone, mis jätavad kergete välkude jälgi, kui nad läbivad peaaegu 2,5 kilomeetri (1,5 miili) paksuse selge jääploki.
IceCube on tuvastanud neutrinoosid, mille energia on 10 000 korda suurem kui mis tahes OPERA eksperimendi käigus toodetud energia, mille tulemusel jõudis Cowsik järeldusele, et nende vanemate pioonide energiatase peab olema vastavalt kõrge. Tema meeskonna arvutused, mis põhinevad energia ja impulsi säilitamise seadustel, näitasid, et nende pioonide eluaeg peaks olema liiga pikk, et nad laguneksid superluminaalseteks neutriinodeks.
Nagu Cowsik selgitab, näitab IceCube suure energiatarbega neutriinode avastamine, et pioonid lagunevad vastavalt füüsika tavapärastele ideedele, kuid neutriinod lähenevad ainult valguse kiirusele; nad ei ületa seda kunagi.
Allikas: Pionid ei taha laguneda kiirete valguse neutriinide loomiseks
