Kereső toggle

Mi lehet gyorsabb a fénynél?

Megdőlni látszik a relativitáselmélet

Továbbítás emailben
Cikk nyomtatása

A modern fizika egyik alapkövét döntheti meg egy nemzetközi kutatócsoport bejelentése, mely szerint a fénynél gyorsabban terjedő részecskéket sikerült megfigyelniük. A kutatók a CERN nevű részecskegyorsítóból kilépő neutrínók utazását mérve jutottak erre az eredményre, amely, ha igaz, alapjaiban írja át a világegyetemről alkotott képünket.

A CERN-ből (Európai Részecskefizikai Laboratórium) „kilőtt" neutrínók 730 kilométer megtétele után Gran Sassonál, egy Róma melletti laboratóriumban léptek ki újra a föld alól; az egész utazáshoz a másodpercnek az ötszázad részére volt szükségük. Ha a fény teszi meg ugyanezt az utat, akkor alig valamivel, mindössze 60 nanoszekundummal több időre van szükség. Ez nem egy jelentős szám, tekintve, hogy a nanoszekundum a másodperc egy milliárdod része, és ez okozza a problémákat. Míg ugyanis a neutrínók akadály nélkül haladtak a föld alatt, a fényre ez már nem igaz, így nem volt mód a fény és a neutrínók sebességének közvetlen összehasonlítására. A kutatóknak így viszont nagyon nagy pontossággal kellett meghatározniuk azt a távolságot, amit a neutrínók a CERN-től a Gran Sassoig megtettek, és ezután számolták ki, hogy ezt a távolságot a fény mennyi idő alatt teszi meg.

Az eredmény magukat a kutatókat is meglepte, akik arra kérték kollégáikat világszerte, hogy segítsenek ellenőrizni a kapott eredményeket. „Amikor egy ilyen eredményre jutsz, biztos akarsz lenni benne, hogy nem követtél el semmilyen hibát, nincs semmilyen szarvashiba, amiről megfeledkeztél. Hónapokon keresztül ellenőriztük az eredményt, és semmi hibát nem találtunk. Ha mégis probléma merül fel, akkor annak nagyon bonyolultnak kell lennie, mert a triviális problémákat magunk is észre tudjuk venni" - nyilatkozta a Guardiannek Dr. Antonio Ereditato, az OPERA vezetője.

Tekintettel arra, hogy még maguk a kísérletben részt vevő kutatók sem tudják igazán elhinni méréseik igazát, nem csoda, hogy a fizikus világ csodálkozva és kétkedve fogadta a hírt, amely alapjaiban rengetheti meg a fizika jelenlegi építményét. Ez persze nem lenne éppen az első eset, de az utolsó ilyen nagy rengésre mintegy 100 éve került sor, amikor a kvantummechanika és a relativitáselmélet segítségével „földrengésbiztos" épületet sikerült felépíteni. Ha a neutrínók 60 nanoszekundummal valóban hamarabb érkeznek meg Gran Sassoba, mint a fény, akkor ez egy olyan repedés a falon, amely hamar továbbterjed. „Ha ez igaz, akkor ez egy hatalmas, ismétlem, hatalmas esemény, olyasmi, amire senki nem számított.

A fény sebességének állandóságára épül a tér, idő és az ok és okozat összefüggésére vonatkozó megértésünk, amely szerint először mindig az okra kerül sor, és csak ezt követően az okozatra. Az ok nem következhet egy jelenség után; ha ez az összefüggés megdől, akkor nagy bajban vagyunk" - nyilatkozta Subir Sarkar, az Oxfordi Egyetem részecskefizikai tanszékének vezetője. Hasonlóképpen vélekedett Jim Al-Khalili, a Surrey Egyetem professzora: „Ha a neutrínók valóban átlépték a fénysebességet, akkor ez a múlt század egyik kulcsfontosságú elméletét írja felül. Ez elképzelhető, de sokkal valószínűbb, hogy hiba csúszott a számításokba, úgyhogy teszek egy fogadást: ha a CERN-kísérletben a neutrínók tényleg átlépték a fénysebességet, akkor a tévé élő adásában megeszem az alsónadrágomat."

A bejelentés óta eltelt időben születtek már meglehetősen bizarr magyarázatok is: Heinrich Paes és kollégái a dortmundi egyetemről úgy gondolják, hogy a neutrínók rejtett dimenziókban is képesek közlekedni, aminek következtében gyakorlatilag rövidebb úton tették meg a CERN és Gran Sasso közti távolságot, mint azok a részecskék, amelyek rendesen három dimenzióban közlekednek. Ennek következtében valóban úgy tűnik, mintha gyorsabbak lettek volna a fénynél, de nem erről van szó.

Stephen Hawking híres brit elméleti fizikus szerint még korai véleményt nyilvánítani, előbb az ellenőrzéseket el kell végezni.

A probléma a részletekben rejlik: a neutrínók által megtett út kiszámításában nemcsak a CERN és a Gran Sasso közötti távolsággal kell számolni, hanem mivel itt minden kis távolság számít, azt is pontosan tudni kell, hogy a neutrínók által megtett jel mennyi ideig és milyen hosszú úton közlekedett a detektortól egészen a számítógépekig. „Bármilyen jelet is használunk az idő mérésére, annak kábeleken kell közlekednie a számítógépekig.

Ráadásul azt is pontosan tudnunk kell, hogy milyen gyorsan terjedt a jel a kábelekben, mert annak a sebessége sem állandó" - figyelmeztetett Susan Cartwright, a sheffieldi egyetem asztrofizikusa.

Szemmel látható, hogy míg a nagyközönség és a média szeretné elhinni a hírt, a fizikusok túlnyomó része inkább szkeptikus a bejelentéssel kapcsolatban. Joggal merül fel a kérdés: miért baj, ha a neutrínók gyorsabban haladnak, mint a fény? Ha ez igaz, „akkor minden a feje tetejére áll, még csak gondolni is rossz rá" - nyilatkozta Jenny Thomas, a University College London professzora. „Az első dolog, ami rögtön kérdésessé válik, hogy van-e a fény sebességének felső határa, amely a speciális relativitáselv alapja és a modern fizika egyik hatalmas építőköve; de mindent áthat majd; mindazt, ahogyan az univerzumot modellezzük jelenleg." A dolog érdekessége, hogy Jenny Thomas professzor a chicagói Minos projekt egyik szóvivője, amelynek résztvevői néhány éve hasonló eredményre jutottak, de véleményük szerint a mérés hibája olyan nagy volt, hogy végül elvetették az eredményt.

Olvasson tovább: