V začetku letošnjega leta je mednarodna skupina znanstvenikov sporočila, da so našli nevtrinose - drobne delce z enako drobno, a nič nič maso, ki potujejo hitreje od svetlobne hitrosti. En fizik, ki je odgovoril na klic, je bil doktor Ramanath Cowsik. V poskusu je odkril potencialno usodno napako, ki je izzvala obstoj hitrejših kot lahki nevtrini.
Superluminalni (hitrejši od svetlobe) nevtrini so bili rezultat eksperimenta OPERA, sodelovanja med fizikalnim laboratorijem CERN v Ženevi, Švica, in Laboratorijem Nazionali del Gran Sasso v mestu Gran Sasso, Italija.
Poskus je določil nevtrine, ko so prevozili 730 kilometrov (približno 450 milj) skozi Zemljo od njihovega začetnega mesta v CERN-u do detektorja v Gran Sasso. Ekipa je bila šokirana, ko je ugotovila, da so nevtrini prispeli na Gran Sasso 60 nanosekund prej, kot bi imeli, če bi potovali s svetlobno hitrostjo v vakuumu. Skratka, zdelo se je, da so superluminalni.
Rezultat je bil fizika ali težava. Po Einsteinovi teoriji posebne relativnosti se lahko kateri koli delček z maso približa hitrosti svetlobe, vendar je ne more doseči. Ker imajo nevtrini maso, presežki nevtrini ne bi smeli obstajati. Ampak, nekako so se.
Toda Cowsik je podvomil v genezo nevtrinov. V eksperimentih OPERA so nastali nevtrini s treskanjem protonov v stacionarno tarčo. To je ustvarilo impulz pionov, nestabilnih delcev, ki so bili magnetno usmerjeni v predor, kjer so razpadali v nevtrine in mione (še en majhen delček). Muoni niso nikoli šli dlje od tunela, vendar so nevtrini, ki lahko zdrsnejo skozi snovi, kot da duh skozi steno, nadaljevali proti Gran Sasso.
Cowsik in njegova ekipa so natančno pregledali ta prvi korak eksperimenta OPERA. Raziskali so, ali bi "razpad piona ustvaril superluminalne nevtrine, ob predpostavki, da sta energija in zagon ohranjena," je dejal. Nevtrini OPERA so imeli veliko energije, a zelo malo mase, zato je bilo vprašanje, ali se res lahko premikajo hitreje kot svetloba.
Cowsik in njegova ekipa so ugotovili, da če nevtrini, ki nastanejo pri pionskem razpadu, potujejo hitreje od svetlobe, bi življenjska doba piona postala daljša in vsak nevtrino bi nosil manjši del energije, ki jo deli z muonom. V sedanjem fizikalnem okviru bi bilo superluminalne nevtrine zelo težko proizvesti. "Še več," pojasnjuje Cowsik, "te težave bi se stopnjevale le s povečanjem energije piona.
Sledi poskusno preverjanje Cowsikovega teoretičnega zaključka. CERN-ova metoda pridobivanja nevtrinov se naravno podvaja, ko kozmični žarki zadenejo Zemljino atmosfero. Na opazovanju teh naravnih nevtrinov na Antarktiki je ustanovljen observatorij, imenovan IceCube; ko nevtrini trčijo v druge delce, ustvarjajo muone, ki puščajo sledi svetlobnih utripov, ko prehajajo skozi skoraj 2,5 kilometra (1,5 milje) debel blok čistega ledu.
IceCube je odkril nevtrine z energijo 10.000-krat večjo od katere koli ustvarjene v okviru eksperimenta OPERA, zaradi česar je Cowsik sklepal, da morajo njihovi matični pioni imeti ustrezno visoko energijsko raven. Izračuni njegove ekipe, ki temeljijo na zakonih ohranjanja energije in zagona, so pokazali, da bi morala biti življenjska doba teh pionov predolga, da bi lahko razpadli v superluminalne nevtrine.
Kot pojasnjuje Cowsik, IceCube odkrivanje visokoenergijskih nevtrinov kaže, da pioni razpadejo po standardnih fizikalnih idejah, vendar se bodo nevtrini približali le hitrosti svetlobe; nikoli ga ne bodo presegli.
Vir: Pioni nočejo razpadati v hitrejše nevtrine svetlobe
