Valoa nopeammin (?)

Tän viikon suuressa tiedeuutisessa OPERA-koe väitti havainneensa valonnopeutta vikkelämpiä neutriinoja. OPERA tuottaa neutriinoja Cernissä, Genevessä, ja ampuu ne maan läpi Italiaan Gran Sasso laboratorioon 730 kilometrin päähän, jossa pieni osa suihkusta törmää hiukkasilmasimeen. Se suuri tulos on nyt se, että kollaboraatio havaitsee neutriinon ilmaisimessa noin 60 nanosekuntia valon vastaavaa kulkuaikaa aikaisemmin, eli neutriino olisi kulkenut valoa nopeammin. Vaikka yritys on ollut kova, kollaboraatio ei ole toistaiseksi keksinyt mikä virhe kokeissa tai laskuissa olisi. Tuon 60 nanosekunnin aikana valo etenee noin 20 metriä. Se on pieni matka, mutta epävarmuuden kokeissa väitetään olevan vain muutama metri puoleen tai toiseen.

Einsteinin suhteellisuusteorian mukaan on olemassa suurin nopeus, jota nopeammin mikään informaatio ei voi kulkea. Normaalisti fysiikassa valon ajatellaan saavuttavan tuon maksiminopeuden, koska fotoneilla ei ole lepomassaa. Tiedepalstat ovat nyt täynnä arvauksia siitä miten fysiikkaa muutettaisiin, jos OPERAn tuloksessa ei ole virhettä. Pitäisikö muuttaa kvanttifysiikaa vai suhteellisuusteoriaa minimaalisesti vai kaikkea yhtä aikaa. OPERA mittasi myös sen, että riippuuko neutriinojen nopeus niiden energiasta, mutta ei havainnut statistisesti merkittävää eroa matalalla energialla (keskimäärin 13.9 GeV) ja korkealla energialla (keskimäärin 42.9 GeV).

Mainittakoon, että tämä ei ole ensimmäinen kerta kun neutriinojen havaitaan liikkuvan valoa nopeammin. MINOS-koe jenkeissä tuotti vastaavanlaisen tuloksen vuonna 2007, mutta statistinen epävarmuus oli niin suuri, että suurempaa älämölöä ei syntynyt eikä tuolloin vielä ajateltu, että neutriinoilla olisi oikeasti valon nopeutta suurempi nopeus. Kun supernova 1987a räjähti tähden ytimen romahtamisen luoma neutriinovuo havaittiin valosignaaliin verrattuna pari tuntia aikaisemmin maassa. Tosin tässä tapauksessa ajateltiin, että valoimpulssi syntyisi vasta kun supernovan shokkiaalto ehtisi tähden pinnalle, minkä arveltiin selittävän aikaeron. Ja jos OPERAn havaitsema nopeus olisi totta kaikissa tapauksissa, olisi kyseisen supernovan tapauksessa aikaero pitänyt olla huomattavasti suurempi, luokkaa useampi vuosi. Supernovan syntymekanismeja ei tosin tiedetä niin tarkkaan, että epävarmuuksia ei olisi. Supernova 1987a:n jäljiltä ei ole edes löydetty neutronitähteä, minkä muodostuminen olisi teorian mukaan synnyttänyt tuon neutriinovuon.

Romukopasta on nyt sitten kaivettu monta teoriaa uuteen tarkasteluun. Valoa nopeammat tachyonihiukkaset, Lorentz-invarianssin rikkovat neutriino-oskillaatiot, muutokset kausaalisuuteen tai suhteellisuusteoriaan ja ajassa muuttuva valonnopeus. Noista voi jokainen valita suosikkinsa tai sitten kyhätä ihan oma teoria. Vedonlyöntitarjouksia on esitetty. Nyt, jos luonto on tosiaan nurinkurinen, olisi mahdollisuus voittaa ainakin talo tahi mallasviskipullo. Tosin menetät tietenkin talosi/mallasviskisi, jos OPERA on mokannut. Mutta yrittänyttähän ei laiteta!

Mainokset

One response to “Valoa nopeammin (?)

Kommentointi on suljettu.