Fyzikové jsou na nohou. Z evropských laboratoří přišly v posledních dnech zprávy, které hrozí buď velkou mediální bublinou nebo, a to by bylo zajímavější, ohlašují novou kapitolu fyziky.
"Byl by to natolik senzační objev, pokud to bude pravda, že je s ním třeba zacházet velmi opatrně," řekl podle AP John Ellis, teoretický fyzik pracující v CERN, který ale není do objevu přímo zapojen.
Na revoluce je brzy i podle Jiřího Chýly z Fyzikálního ústavu Akademie věd ČR: "Byl bych překvapený, kdyby výsledky přežily podzim. Ovšem, pokud přežijí, nedokážu si ani představit, co bude dál."
Expres Švýcarsko-Itálie
Co se tedy stalo? Vědci údajně zaregistrovali malé a téměř nehmotné částice menší než atom, zvané neutrina, pohybující se rychlostí vyšší, než je rychlost světla. Měření bylo dílem experimentu Opera (stránky projektu jsou zde) v italském Gran Sassu. Je postaven tak, aby v něm vědci mohli sledovat přílet neutrin ze 730 kilometrů vzdálené laboratoře CERN ve Švýcarsku.
Výsledky nelze v žádném případě zatím považovat za ověřené. Zatím jde jen o předběžné oznámení o nečekané a překvapivé "anomálii" ve výsledcích. Středisko CERN k události v pátek vydalo tiskovou zprávu (dostupnou zde).
Vědci z experimentu OPERA už také připravili popis pokusu pro odborníky, který je dostupný ze serveru arXiv.org (dostupný z této stránky). Výsledky jsou tedy poněkud robustnější než v případě letošních zvěstí o objevu Higgsova bosonu, o kterých jsme psali zde.
Experiment OPERAExperiment 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. Na experimentu se podílí 160 vědců z různých zemí. Žádný Čech mezi nimi není. |
Přesto je informací zatím málo. Oficiální tisková zpráva se objevila až v pátek a ve stejný den ráno také generální ředitel CERNu poslal svým kolegům mail s informací o výsledcích týmu OPERA, ve kterém podle informací Technetu opatrným tónem radí ke zdrženlivosti a informuje o dalším postupu.
Ve čtyři hodiny odpoledne našeho času v CERNu začíná seminář, na kterém vědci z Opery představí kolegům podrobnosti. Odborníci by se měli dozvědět, jak byly ojedinělé výsledky naměřeny.
Měřené (skoro) nic
Neutrina jsou částice, jež se pohybují všude kolem nás, ale s běžnou hmotou se většinou doslova míjí. Neustále prochází našimi těly či celou Zemí, aniž bychom si jich mohli všimnout. Slunce jich vytváří při jaderných reakcích tolik, že našimi těly jich každou sekundu prochází miliardy. Čas od času, i když zřídka, ale přece jen dojde k jejich srážce s ostatní hmotou. Experiment Opera hledá stopy takových vzácných událostí.
I přes své exotické vlastnosti jsou ovšem neutrina hmotná (byť opravdu nepatrně). Z toho plyne, že jejich maximální hmotnost by měla být omezena na rychlost světla. V rámci pokusu Opera ovšem údajně měření tzv. mionových neutrin (jiné podtypy neutrin vědci neměří) ukázalo, že tyto částice jsou nečekaně rychlejší.
Cesta z CERN do Opery trvá neutrinům zhruba 2,4 milisekundy. Do cíle ale podle týmu přilétají částice o 60 nanosekund rychleji, než kdyby se pohybovaly rychlostí světla. V přepočtu na vzdálenost je to zhruba 18 metrů. Nepřesnost měření by se měla podle týmu pohybovat kolem deseti nanosekund, tedy zhruba tří metrů.
Není to chyba?
Je nutné zdůraznit, že vše jsou zatím jen spekulace, i když přímo od vědců. Informace se poprvé objevila na fyzikálním blogu Resonaance v komentáři k jednomu z článků (dotyčný článek a diskuse je zde, příslušný příspěvek je už z 15. září. Což prozrazuje něco o tom, jak novináři mají daleko ke skutečné vědě). Vedoucí experimentu Opera od té doby potvrdili, že na blogu zmiňované výsledky skutečně existují.
Pokud se tento objev potvrdí, půjde o zásadní průlom. Byl by to však prakticky zázrak. Naměřené hodnoty natolik překvapily badatele, že požádali své kolegy, aby nezávisle na nich ověřili měření dřív, než bude objev oficiálně zveřejněn. V tuto chvíli je zdaleka nejpravděpodobnější, že jde o chybu v měření.
Blogy se plní komentářiDo té doby, než budou k dispozici další informace, nejbohatší zdroj komentářů a informací představují odborné fyzikální blogy. Na internetu se jich již objevilo několik. Na prvním místě bychom mohli jmenovat oficiální blog střediska CERN na stránkách Quantum Diaries (dostupný je zde). Můžeme pokračovat skeptickým příspěvkem prostořekého českého fyzika, píšícího v angličtině Luboše Motla zde. Laikům poměrně srozumitelný text najdete na blogu viXra log. Obsáhlý text přibližující i pozadí teorie kolem této fyzikální anomálie má na svých stránkách také profesor Matt Strassler (dostupný je tady). A rekordní tři příspěvky dala dohromady i novozélandská blogerka Kea (dostupné jsou zde, zde a zde). |
Vědci z Opery provedli sice zhruba 16 tisíc měření a jejich výsledek je z hlediska statistiky v pořádku (opakoval se tak často, že nejde o nějaký "úlet"). To ale neznamená, že nemohli udělat chybu v nastavení měřicího systému. Pokud je systém špatně nastavený, počet měření s chybou nic nenadělá.
Sami autoři to považují za dosti nepravděpodobné. Mluvčí týmu Opera Antonio Ereditato časopisu Science řekl: "Měříme vzdálenost a čas, a z nich zjišťujeme rychlost, jako na střední škole." (Vzdálenost mezi CERN a Operou je naměřena s přesností 20 centimetrů.)
Neznamená to ovšem, že měření nemá své svízele. Komplikovaná je především snaha o přesné určení času "odletu" a "příletu" konkrétní částice. Podle vědců je problém určit přesně okamžik, kdy neutrino v CERNu vznikne (nárazem svazku protonů do pevného terče), a pak čas jeho detekce.
Chang Kee Jung z univerzity Stony Brook University v New Yorku pro Science řekl, že měření tohoto času využívá systému GPS, jehož nepřesnost se pohybuje v řádech desítek nanosekund.
"Velmi by mě zajímalo, jak snížili nepřesnost na deset nanosekund," řekl Jung.
Souhlasí s ním i Jiří Chýla z Fyzikálního ústavu Akademie věd. "Já si vůbec nedokážu představit, že by uměli s takovou přesností říct, kde měřené neutrino vzniklo a v který okamžik," řekl český fyzik pro Technet.cz.
Nepřesnost by mohla být podle jeho názoru snadno větší než udávaný rozdíl v rychlosti mezi nadsvětelnými a podsvětelnými neutriny.
Napospas smečce fyziků
Autoři měření žádají kolegy, aby jejich výsledky ověřili. Nemluví přímo o žádné revoluci nebo konci Einsteinovy teorie relativity, nečekané výsledky je ale údajně donutili vyjít ven z laboratoře: "Musíme něco říct. Nemůžeme to zamést pod koberec, protože to by nebylo čestné," shrnul to mluvčí týmu Opera Antonio Ereditato pro Science.
S tím by jistě většina fyziků souhlasila. Například Jiřímu Chýlovi se ale nelíbí, že tým přišel hned s tvrzením, že naměřil neutrina rychlejší než světlo: "Kdyby tým řekl, že má měření, jejichž významem si není jistý, ale vypadají zajímavě, bylo by to korektnější než tohle na můj vkus velmi silné tvrzení o nečekaně rychlých částicích," komentuje český fyzik.
Hlavně proto, že kdyby mělo být měření potvrzeno, důsledky by byly dalekosáhlé. "Kdyby to tak bylo, rozvrátilo by to celou fyziku. Museli bychom se hned ptát, jak rychle můžou neutrina letět? O trochu rychleji? Nebo o hodně? Existuje nějaká jiná maximální rychlost? A proč by to mělo být omezeno jenom na neutrina, vždyť to je v podstatě obyčejná hmotná částice? Vzbudilo by to tolik otázek, že si ani nedokážu představit, že by to mohla být pravda. Což ovšem neznamená, že to pravda být nemůže," vypočítává Jiří Chýla.
Potvrzení tak zásadního výsledku si bude žádat skutečně pevné a nezvratné důkazy. Většina fyziků zřejmě nebude toto tvrzení brát vážně, dokud se ho nepodaří prokázat i jinému týmu při jiném experimentu.
Pozn. red.: V článku bylo mylně uvedeno, že neutrina pohybující se údajně nadsvětelnou rychlostí získala na měřené trase nad ostatními částicemi náskok tří metrů. Správný údaj je zhruba 18 metrů. Tři metry činí podle týmu Opera nepřesnost měření. Za chybu se omlouváme.
