Acum câteva luni, mai precis în septembrie 2011, o veste incredibilă a zguduit lumea fizicii: un grup de cercetători susţinea că a măsurat particule, numite neutrini, care călătoresc cu viteze mai mari ca cea a luminii.  Dacă ar fi fost confirmată, descoperirea ar fi schimbat din temelii lumea fizicii. Iată însă că au fost descoperite nişte erori în cadrul experimentului OPERA, cel care a făcut senzaţionala  măsurătoare,  erori care ar putea schimba radical situaţia: neutrinii, chiar dacă rămân particule deosebit de interesante, ar putea să nu călătorească totuşi cu viteze mai mari ca cea a luminii.

Descoperirea neutrinilor mai rapizi ca lumina

Într-un seminar care a avut loc pe data de 23 Septembrie 2011 la CERN, Geneva, a fost prezentată descoperirea unor particule, numite neutrini, care călătoresc cu viteze mai mari ca cea  a luminii. Experimentul OPERA a măsurat, se susţinea, o viteză a acestor neutrini mai mare ca cea a luminii.

Netrinii ajungeau de la Geneva la Gran Sasso cu circa 60 de nanosecunde (1 nanosecondă este a miliarda parte dintr-o secundă) mai repede decât ar fi ajuns lumina.

Viteza neutrinilor care călătoresc de la CERN, Geneva, la laboratorul de la Gran Sasso, pe sub pământ, parcurgând o distanţă de circa 730 km, a fost determinată având la bază măsurarea timpilor de pornire şi de sosire a neutrinilor de la CERN, respectiv la Gran Sasso şi măsurarea precisă a distanţei.

Eventuale erori în determinarea momentului în care neutrinii au fost produşi sau detectaţi, sau al distanţei parcurse, ar putea avea grave repercusiuni asupra determinării vitezei neutrinilor.

Discuţii înverşunate

Acest rezultat a generat o serie de discuţii aprinse – între cei care susţineau că aşa ceva nu este posibil, având în vedere teoria relativităţii şi toate testele care au fost făcute până acum, şi cei care susţineau că noul rezultat este într-adevăr revoluţionar şi va schimba lumea fizicii, pornind chiar de la teoria relativităţii. Mulţi dintre cei sceptici credeau că pe undeva a fost făcută o eroare experimentală. S-ar putea să aibă dreptate...

Erori experimentale

Zilele acestea circulă o serie de veşti legate de descoperirea unor erori experimentale în cadrul experimentului OPERA. Este vorba de două tipuri de erori care au efecte opuse în determinarea vitezei neutrinilor şi care au fost recent descoperite în urma testelor efectuate.

O primă eroare este legată de oscilatorul folosit pentru sincronizarea semnalelor GPS-urilor utilizate în măsurătoarea timpilor. Această eroare ar avea ca efect o  scădere a timpilor reali faţă de cei măsuraţi, deci o viteză a neutrinilor şi mai mare decât cea iniţial găsită de OPERĂ.

A doua eroare este legată de o conexiune în fibra optică dintre receptorul GPS şi calculator care nu ar funcţiona corect. Această conexiune defectuoasă ar fi avut ca rezultat o măsurătoare greşită a timpilor, în sensul că timpii măsuraţi ar fi de fapt mai mici decât cei reali. Ca eroare are deci efect opus celei generate de oscilator.

Ţinând cont de această conexiune cu probleme, dacă efectul ei este dominant, cele 60 de nanosecunde cu care neutrinii ar ajunge mai repede la Gran Sasso decât lumina ar fi, în fond şi la urma urmei, o eroare experimentală. Neutrinii nu ar avea viteze mai mari ca cea a luminii.

Acest rezultat a fost descoperit chiar de către grupul OPERA, condus de Antonio Ereditato – cei care în urmă cu câteva luni au dat publicităţii rezultatul neutrinilor super-rapizi.

Ereditato nu este însă convins că acest gen de eroare – conexiunea cu probleme – a avut loc şi în timpul măsurătorilor neutrinilor. Susţine că sunt necesare o serie întreagă de teste şi măsurători, care să ajute la clarificarea situaţiei.

La ora actuală se pare totuşi că Einstein a avut dreptate – nimic nu poate circula cu viteze mai mari ca cea a luminii.

Neutrinii rămân însă enigmatici

Neutrinii, chiar dacă se va confirma că nu au viteze mai mari ca cea a luminii, rămân particule extrem de interesante de studiat.  Se ştie de exemplu că au masă, dar nu şi care este aceasta. Se ştie că se transformă dintr-o specie în alta, existând trei tipuri de neutrini, dar nu se cunosc detaliile.

Descifrarea acestor mistere ne-ar ajuta să înţelegem mai bine originea şi evoluţia Universului şi procesele care au loc în stele. O viitoare astronomie pe bază de neutrini, pe lângă cea efectuată studiind radiaţiile electromagnetice, ne-ar ajuta să scrutăm Universul şi cu alţi ochi.

Articol scris de Cătălina Curceanu, prim cercetător în domeniul fizicii particulelor elementare şi al fizicii nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Roma, Italia) şi Luminiţa Curceanu, profesoară de fizică la Colegiul Naţional “Mihai Viteazul”, Sfântu Gheorghe