Mi is beszámoltunk a CERN-kísérlet eredményéről, amely azt mutatja, a fénynél gyorsabban is lehet haladni, ezáltal megrázhatja fizikai világképünket. Kicsit járjuk körbe a témát, és hogy mi is az a szellemrészecske: a neutrínó.
A Super-Kamiokande Neutrínó Detektor
(Fotó:ghostengineers.com) A fénynél is sebesebben haladó szellemrészecskék minden bizonnyal megmozgatják majd a sci-fi írók fantáziáját is. A világsajtót már múlt héten bejárta a hír: az Európai Részecskefizikai Laboratórium, a CERN genfi részecskekutatója és az olasz Gran Sasso laboratórium közös kísérlete azt a döbbenetes eredményt hozta, hogy az úgynevezett müon-neutrínók – a jelenleg feltételezett fizikai törvényeknek ellentmondva – fénysebességnél gyorsabban teszik meg az utat a két hely között. A részletes, több mint húszoldalas cikk hamarosan megjelenik a Nature című tudományos folyóiratban.
Az univerzum leggyakoribb részecskéje
Dario Autiero, a lyoni magfizikai kutatóintézet munkatársa elmondta, a neutrínó elemi részecske, nincs töltése, és nagyon nehezen reagál az anyaggal, akár az egész Földön képes áthaladni anélkül, hogy bármivel kölcsönhatásba kerülne. Az elmúlt harminc évben a neutrínók számos érdekes tulajdonságot fedtek fel a részecskefizika számára. „Kezdetben azt gondoltuk, hogy a neutrínónak nincs tömege, a Napból áramló neutrínók megfigyelése kezdett ráébreszteni bennünket, hogy igenis lehet tömegük, és képesek megváltoztatni a természetüket az útjuk során. Méghozzá három különféle neutrínó típus között váltogatják magukat. Ezek az elektron-neutrínó, a müon-neutrínó és a tau-neutrínó. A neutrínó a kozmológiának, illetve a világegyetem születésének számos vonatkozásához is kapcsolódik, lehet, hogy köze van az anyag-antianyag aszimmetriájához, azon kívül ő a leggyakoribb részecske a világegyetemben” – mondta az tudós.
Elképzelhető, hogy új fizikára lesz szükség
Dario Autiero a CERN fénysebességnél gyorsabb részecskéket mutató kísérlete kapcsán hozzátette: „Ennek a mérésnek az érdekessége a nagy energiás fizikában alkalmazott technikák kombinációja a neutrínó detektálásban. A nagy energiájú nyalábnak, amit Gran Sassóba küldtünk, az egész világon egyedül álló tulajdonsága, hogy nagy mennyiségű neutrínó-kölcsönhatást produkál, amit észlelni tudunk az OPERA-detektorban. A másik nagyon érdekes vonatkozás az volt, hogy mindezt mérési technikákkal kombináltuk, vagyis a tér és idő megméréséhez kapcsolódó technikákkal, amelyeket más területeken gyakran használnak, de a részecskefizikában ilyen pontossággal még sosem alkalmazták őket. Óriási meglepetés ért bennünket, az egész elemzést vakon végeztük, arra számítottunk, hogy negatív eredményeket kapunk. Nagyon meglepődtünk, mikor azt találtuk, hogy képesek vagyunk detektálni a neutrínóval kapcsolatos előfeltevéseinket ahhoz viszonyítva, amit ki tudnánk számítania fényre vonatozóan, ugyanazt az útvonalat feltételezve. Szándékosan úgy döntöttünk, hogy nem értelmezzük az eredményeinket egy új fizika keretében. Ha ezt az eredményt megerősítik, akkor természetesen nagy hatása lesz: új fizikára lesz szükség. Ma mi egyszerűen csak kísérlet gyanánt prezentáljuk az eredményeinket."
Többségük a világ kezdete óta rohangál
A szellemrészecskének is nevezett neutrínóról Horváth Dezső részecskefizikus, aki szintén a CERN-ben dolgozik, elmondta, a neutrínó másik elnevezése arra utal, hogy nagyon gyengén hat kölcsön az anyaggal. A neutrínó pontszerű elemi részecske, nagyon kicsi a tömege, semleges, vagyis nem rendelkezik elektromos töltéssel és olyan pici, hogy mindenen átmegy – emiatt észlelni is nagyon nehéz. A gyenge kölcsönható képesség következménye, hogy a világegyetem születése óta keletkezett neutrínók legnagyobb része – mivel nehezen hat rá más anyag, s így nehezen alakul mássá –, „még itt rohangál közöttünk”, az ujjunk hegyén például másodpercenként egymilliárd szalad át belőlük.
Neutrínó vizsgáló Japánban. (Fotó: ghostengineers.com)
A tudósok jó része nem tudja elhinni
Horváth Dezső az eredeti kísérlet részleteiről elmondta, az intézet gyorsítója hosszú időn keresztül rengeteg neutrínó nyalábot lőtt a földkérgen keresztül a Rómától délre fekvő földalatti neutronészlelő laboratórium felé. Eredetileg a neutrínók egymásba alakulásának vizsgálatára végezték ezt a kísérletet, de a részecskék repülési idejét mérve az a döbbenetes eredmény jött ki hároméves munkával, hogy a neutrínók korábban megérkeznek, mint amit a fénysebesség sugallna. „Minthogyha a neutrínók egy fajtája, az úgynevezett müon-neutrínó gyorsabban közlekedne, mint a fény. Ez természetesen ellentmond egy csomó mindennek, amit eddig gondoltunk a fizikában, ezért meglehetősen megrázó” – mondta a magyar tudós, aki hozzátette, az eredményeket, habár eléggé meggyőző a kísérleti módszer, a fizikus társadalom rettentő szkeptikusan fogadja. „Mindenkinek az az érzése, hogy itt valami mérési hiba lesz. Nem maga a mérés hibás, hanem ilyenkor az történik, hogy van a bizonytalanságnak egy olyan plusz forrása, amelyre nem gondoltak, amikor kikombinálták, hogy mekkora lehet a mérésnek a kísérleti bizonytalansága” – mondta a magyar tudós.