Záhadná neutrina jsou rychlejší než světlo, potvrdila i nová měření

  11:55aktualizováno  11:55
Výsledky nových experimentů potvrdily kontroverzní výsledky publikované v září. Úpravou experimentu se povedlo vyloučit řadu možných chyb, přesto jsou všichni ve svých vyjádřeních opatrní. Čeká se, až k podobným výsledkům dojde i jiné fyzikální pracoviště.

Pohled do jedné ze tří hal v laboratoři Gran Sasso dává představu o jejích rozměrech. Tato hala, označovaná jako B, je zatím nejméně obsazena. Fotografie je pořízena z experimentu ICARUS, který je také určen k detekci neutrin. O něm ale více někdy příště. | foto: Matouš Lázňovský, Technet.cz

Že svazky neutrin dolétly z CERN do Itálie rychleji než světlo, potvrdili v nově publikovaných měřeních vědci z týmu OPERA. Měření přitom vyloučila řadu potenciálních chyb a nedostatků prvních experimentů.

"Takto delikátní měření, která navíc nesou zásadní implikace pro něco tak důležitého jako je Einsteinova speciální teorie relativity, vyžaduje ohromnou pečlivost," řekl Fernando Ferroni, prezident Italského institutu pro nukleární fyziku (INFN).

Zde se můžete podívat na reportáž z detektoru OPERA

Nový experiment je klíčový pro potvrzení konzistence výsledků. To, že se potvrdila měření prvního experimentu, je důležitý krok. Vyloučil totiž řadu teoreticky možných systémových chyb. Mnohem vyšší stupeň jistoty však vědci získají, až když se nadsvětelná neutrina objeví i v měřeních kolegů z jiného pracoviště, upozornil Ferroni.

Přesnější svazky neutrin, větší odstupy

Hlavní charakteristikou nových experimentů je jejich speciální zaměření právě na rychlost neutrin. Tomu bylo uzpůsobeno uspořádání experimentu: svazky trvající asi tři nanosekundy byly odděleny až 524nanosekundovými rozestupy. Svazky neutrin jsou tak ohraničenější a nehrozí, že by na příjmu došlo k záměně dvou sousedících vln.

Kvůli menší intenzitě neutrinového záření se povedlo naměřit jen 20 čistých událostí, ale výsledky jsou konzistentní a potvrdily rychlost přesahující rychlost světla. Další měření plánuje OPERA příští rok. Navíc, ve spolupráci s CERN, vyzkouší i další nezávislá měření, která otestují další aspekty tohoto nanejvýš sledovaného fyzikálního úkazu.

Nadsvětelná neutrina - kontroverzní měření

Mapka schematicky znázorňující cestu neutrin ze střediska CERN ve Švýcarsku k

Mapka schematicky znázorňující cestu neutrin ze střediska CERN ve Švýcarsku k detektoru v italském Gran Sassu. ("Neutrino beam" je svazek neutrin.) Vzniknou v jednom z urychlovačů (ne v LHC) a poté zamíří na jih.

Celkový pohled na experiment Opera, který snad zachytil neutrina přilétající v...

Celkový pohled na experiment Opera, který snad zachytil neutrina přilétající v kratším čase, než kdyby se pohybovala rychlostí světla. Výška "stavby" je zhruba deset metrů.

Experiment OPERA slouží ke zkoumání částic zvaných neutrina. Paprsek částic (mionových neutrin) je vyslán z urychlovače CNGS SPS v Ženevě do 730 kilometrů vzdálené podzemní laboratoře LNGS v Gran Sassu v Itálii. Cesta jim trvá tři milisekundy. V italské laboratoři se pokouší detekovat takzvaná tau neutrina, která vznikají z mionových neutrin během jejich cesty ze Švýcarska. Celý komplex byl dokončen v roce 2008.

Místo statistiky reálná data

Opakování experimentu, které probíhalo na detektoru OPERA na konci října a začátkem listopadu, mělo odpovědět na otázku, zda OPERA neměří špatná neutrina.

Neutrina byla na cestu z CERN do areálu pod Gran Sassem vysílána v pulzech dlouhých 10 500 nanosekund (miliardtin sekundy). Příliš rychlá částice ovšem světlo předběhla o pouhých 60 miliardtin sekundy, za dobu 170krát kratší než trvání pulzu.

Otázka je, zda v Gran Sassu nezachytili neutrino, které vzniklo v CERN o trochu později v rámci stejného pulzu. Pak by do cíle částice dorazila zcela podle předpisů a nikoliv v rozporu s Einsteinovou teorií.

Tým na detektoru OPERA problém řešil statistickou metodou, díky které prý dokázal určit, v které "fázi" pulzu (a tedy kdy) vzniklo neutrino zachycené později v detektoru OPERA. Mnozí odborníci (i mezi členy týmu) ale neměli jistotu, zda je metoda opravdu přesná. Zatím v ní ovšem nikdo nenašel chybu. Přesto nikde není řečeno, že tam chyba být nemůže. "Nejlépe se na to dá přijít tak, že statistiku z měření úplně vyloučíme," říká Nicola D´Ambrosio, fyzik z experimentu OPERA.

Díky zkráceným svazkům to bylo možné. Komplikovaných výpočtů už nejsou k určení chvíle startu neutrina zapotřebí. Pokud by byla chyba právě v tomto kroku, nadsvětelná neutrina by se při těchto měřeních měla vypařit jako pára nad hrncem.

Nový experiment potvrdil původní nadsvětelná neutrina

Potvrzení prvních výsledků neznamená definitivní vítězství nadsvětelných neutrin. Chyba stále může být v detektoru OPERA, jen v jiné z mnoha fází experimentu. Objev se pokusí potvrdit i jiné týmy, jiní lidé na jiném vybavení. To je nejlepší kontrola. Na měření neutrin se například připravují v americkém Fermilabu i v podobném japonském zařízení.

Důkladné potvrzení původních výsledků by mohlo znamenat zrod nové fyziky. Já si nedovedu představit, co by to znamenalo, řekl Technet.cz Jiří Chýla z Fyzikálního ústavu AV ČR. "To by byla opravdu velká revoluce. Prolamovalo by to naše základní vědomosti." Teorie relativity by podle něj vyžadovala dramatickou změnu, ne jen nějaké pošolíchání.

Což by bylo jistě vítané, protože stávající základní teorie, tzv. Standardní model, má zcela evidentní nedostatky, ale zatím se nedaří najít způsob, jak je překlenout. Impuls v podobě šokujících experimentálních výsledků by mohl přispět k bouřlivému rozvoji teoretické fyziky.

Bylo to vidět i na reakci na nepotvrzený výsledek v týmu OPERA. Oznámení o objevu spustilo smršť publikací. Na odborném serveru arXiv.org se objevily stovky prací na téma fyziky neutrin. Jejich náměty se pohybují od hledání chyb v metodice měření týmu po teoretické úvahy o začlenění nadsvětelných částic do teorie relativity či vymýšlení jejích náhrad.

Nejčtenější

První mezihvězdné těleso může být sluneční plachetnicí

Rekonstrukce možné podoby planetky 1I/2017 U1 (‘Oumuamua) na základě údajů...

První objekt od jiné hvězdy zachycený pozemskými teleskopy by podle naměřených parametrů mohl být sluneční plachetnicí,...

Konec dvojích cen. Evropské e-shopy už Čechům nebudou účtovat přirážku

Ilustrační snímek

Na začátku prosince začne platit nařízení Evropské unie, které zakazuje internetovým obchodům považovat zákazníka z...

Oumuamua může být mimozemskou časovou schránkou, řekl expert v Rozstřelu

Astronom Petr Scheirich v diskusním pořadu Rozstřel.

„Můj názor je, že jde o těleso přírodního původu, ale přál bych si, aby tomu tak nebylo,“ řekl v Rozstřelu o prvním...

Okřídlení géniové. Vrány si při pokusu zvládly vyrobit složené nástroje

Vrány se ukazují jako stále chytřejší a chytřejší.

Nový experiment naznačuje, že bychom měli přehodnotit rčení chytrý jako liška na chytrý jako vrána. Skupina...

Nové implantáty dovedou zlepšit paměť, ale nesmí se k nim dostat hacker

DBS

Elektronické implantáty by mohly podle neurovědců již v příštím desetiletí pomáhat vylepšovat paměť, zejména pacientům...

Další z rubriky

Oumuamua může být mimozemskou časovou schránkou, řekl expert v Rozstřelu

Astronom Petr Scheirich v diskusním pořadu Rozstřel.

„Můj názor je, že jde o těleso přírodního původu, ale přál bych si, aby tomu tak nebylo,“ řekl v Rozstřelu o prvním...

S viry v těle a komunisty za zády. Život profesora Ctirada Johna

Imunolog a mikrobiolog Ctirad John na snímku z března 2009

V pátek 12. října zemřel profesor Ctirad John, legenda české imunologie, ve věku požehnaných 98 let. Sám se nepovažoval...

Před 40 lety odstartoval Magion. My si na něj nedávno sáhli

Před čtyřiceti lety letěla do kosmu první československá družice Magion 1

V úterý 24. října 1978 odstartovala do kosmického prostoru první československá družice, 15 kilogramů vážící Magion....

Najdete na iDNES.cz