Снилась ли Эйнштейну прыть нейтрино

Недавно были получены результаты проверки осенних экспериментов в Гран Сассо, где были зарегистрированы сверхсветовые нейтрино. И тут ученым стало ясно, что доверять данным этих экспериментов нельзя. А все потому, что у кого-то из техников лаборатории руки растут несколько из другого места, а вовсе не оттуда, откуда нужно…

Фото:

Итак, чуда, похоже, не случилось, никто световую скорость так и не превысил, а физики могут успокоиться — учебники им переписывать не придется. Ибо недавно сотрудники коллаборации OPERA, которые осенью прошлого года заявляли об обнаружении факта превышения мюонными нейтрино скорости света, признались в том, что ошиблись в расчетах. И не только в них, исследователей, к тому же, судя по всему, подвела аппаратура и, как это ни странно, разгильдяйство техников.

Как мы помним, в сентябре прошлого года было заявлено, что в ходе эксперимента OPERA по исследованию нейтринных осцилляций, проводимого в Гран Сассо, удалось обнаружить интересный феномен. Некоторые нейтрино, которые летели на детектор по подземному туннелю прямо из ЦЕРНа, прилетали на 60 наносекунд раньше, чем было бы возможно, если бы они летели со скоростью света. Выходит, эти маленькие, практически невесомые и лишенные заряда, частицы скорость света превысили (подробнее об этом читайте в статье Превысивших скорость света опознают).

Однако значительное количество физиков тогда не поверило сообщению коллег из OPERA — слишком уж фантастичным оно выглядело. Было решено устроить еще один эксперимент, который состоялся в октябре прошлого года. Тогда ученые решили изменить режим и перенастроить нейтринный генератор в ЦЕРНе так, чтобы импульсы длились по три наносекунды с промежутком между ними в 524 наносекунды. Кроме того, в новых условиях исследователям удалось сократить количество нейтрино в пучках — от 16 000 до 20. Это позволило точнее отслеживать путь, пройденный каждой частицей, и регистрировать то время, которое она потратила на то, чтобы долететь от ЦЕРНа до Гран Сассо.

Однако результаты и этого эксперимента были такими же. Судите сами, после 20 сеансов с модифицированными пучками исследователи вновь обнаружили, что опять нейтрино летят со скоростью, превышающей скорость света. То есть, вроде бы, все в порядке, ибо, как известно, результаты одного наблюдения могут быть случайностью, а двух — уже закономерностью. Однако сомнения все равно не оставляли физиков — даже тех, кто работал в Гран Сассо.

Почти сразу же после окончания второго эксперимента от ученых, участвующих в другом эксперименте Гран Сассо — ICARUS, и работающих с тем же нейтринным пучком из ЦЕРНа, поступило заявление, опровергающее наличие сверхсветовых нейтрино. Физики доказали, что если бы эти нейтрино действительно летали бы со сверхсветовой скоростью, то они бы начали испускать фотоны и электрон-позитронные пары. В результате подобное излучение, аналогичное знаменитому излучению Черенкова (напомню, что так называется свечение, вызываемое в прозрачной среде заряженной частицей, которая движется со скоростью, превышающей фазовую скорость распространения света в этой среде), должно было понизить энергию самих нейтрино и, соответственно, исказить их спектр.

Однако, согласно наблюдениям ученых, нейтринный спектр при обоих экспериментах вообще не изменялся. Он целиком и полностью соответствовал спектру частиц, летящих со скоростью света. Из этого следовало одно: даже если какой-то нейтрино вдруг и превысил скорость света, то их количество во всех пучках должно быть ничтожным. "Практически не отличимым от нуля", — так прокомментировали свои выводу физики, работающие на ICARUS.

Тем временем и в ЦЕРНе, и в Гран Сассо экспериментаторы занялись проверкой всех условий эксперимента, в том числе и самого оборудования. И тут выяснились две интересные вещи. Во-первых, непонятно почему, оба раза при экспериментах барахлил осциллятор Vectron OC-050, используемый для отсчета времени в промежутках между сигналами синхронизации, которые поступают от GPS. Грубо говоря, сигналы о том, что пучок нейтрино вылетел из ЦЕРНа и попал на детектор, поступали к ученым с запаздыванием, и это запаздывание все время было разным. В результате все данные о времени, которое нейтрино потратили на дорогу, оказались неверными.

Однако позже выяснилось, что сам по себе осциллятор не виноват. Дело в том, что оптоволоконный кабель, подающий сигналы от GPS к нему, оказывается, оба раза был просто неплотно вставлен. Возникшее электрическое сопротивление в месте соединения приводило к задержке сигнала. В результате время движения нейтрино, согласно расчетам, уменьшалось, а его скорость, соответственно, увеличивалась. Проще говоря, сенсационные результаты в экспериментах OPERA обеспечили техники-разгильдяи, которые просто не удосужились проверить, все ли в порядке.

Если это так и дело действительно в технической погрешности, тогда выходит, физики просто неправильно рассчитали скорость. Становится понятным, почему их коллеги не заметили отклонения в спектре. Ведь нейтрино, не подозревая, что руки у техников в Гран Сассо растут не оттуда, откуда надо, летели себе с обычной скоростью. И вовсе не думали при этом хулиганить и нарушать основное правило Специальной теории относительности, гласящее, что никакой объект во Вселенной не может двигаться со скоростью, превышающей скорость света в вакууме.

Впрочем, на самом деле проведенные проверки еще не доказывают тот факт, что нейтрино принципиально не могут летать со сверхсветовыми скоростями. Они лишь показывают, что данным двух прошлогодних экспериментов нельзя доверять. Поэтому в настоящий момент исследователи намерены повторить октябрьский эксперимент с хорошо проверенными соединениями. И, возможно, нейтрино все-таки покажут такую прыть, которая и Эйнштейну не снилась…

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"